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ES2991726T3 - A replaceable bucket assembly - Google Patents

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ES2991726T3
ES2991726T3 ES22174620T ES22174620T ES2991726T3 ES 2991726 T3 ES2991726 T3 ES 2991726T3 ES 22174620 T ES22174620 T ES 22174620T ES 22174620 T ES22174620 T ES 22174620T ES 2991726 T3 ES2991726 T3 ES 2991726T3
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ES
Spain
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cuvette
light
assembly
module
window
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Active
Application number
ES22174620T
Other languages
Spanish (es)
Inventor
Michael Cafferty
Scott P Cionek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nova Biomedical Corp
Original Assignee
Nova Biomedical Corp
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Publication date
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Abstract

Un conjunto de cubeta (40) capaz de instalarse en un sistema de medición de absorbancia óptica para medir parámetros de hemoglobina en sangre completa o parámetros de bilirrubina en sangre completa, comprendiendo el conjunto de cubeta (40): un sustrato de cubeta (41); y un módulo de cubeta (43) conectado fijamente al sustrato de cubeta (41), en donde el sustrato de cubeta (41) es un soporte para asegurar el conjunto de cubeta (40) dentro del sistema de medición de absorbancia óptica, comprendiendo el módulo de cubeta (43): un puerto de entrada de muestra (46); un puerto de salida de muestra (47); un conjunto de chip electrónico (48); una cámara de recepción de muestra (54) que se comunica de manera fluida con el puerto de entrada de muestra (46) y el puerto de salida de muestra (47); una primera ventana de cubeta (49); y una segunda ventana de cubeta (52) que forma una parte de la cámara de recepción de muestra (54), en donde la primera ventana de cubeta (49) y la segunda ventana de cubeta (52) están alineadas entre sí, definiendo así una longitud de trayectoria óptica de cubeta entre la primera ventana de cubeta (49) y la segunda ventana de cubeta (52), en donde el módulo de cubeta (43) incluye una primera parte de cubeta (44) y una segunda parte de cubeta (50) unidas entre sí y forman así la cámara de recepción de muestra (54), y en donde la primera ventana de cubeta (49) y la segunda ventana de cubeta (52) están dispuestas dentro de una trayectoria óptica del sistema de medición de absorbancia óptica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)A cuvette assembly (40) capable of being installed in an optical absorbance measurement system for measuring hemoglobin parameters in whole blood or bilirubin parameters in whole blood, the cuvette assembly (40) comprising: a cuvette substrate (41); and a cuvette module (43) fixedly connected to the cuvette substrate (41), wherein the cuvette substrate (41) is a support for securing the cuvette assembly (40) within the optical absorbance measurement system, the cuvette module (43) comprising: a sample inlet port (46); a sample outlet port (47); an electronic chip assembly (48); a sample receiving chamber (54) fluidly communicating with the sample inlet port (46) and the sample outlet port (47); a first cuvette window (49); and a second cuvette window (52) forming a portion of the sample receiving chamber (54), wherein the first cuvette window (49) and the second cuvette window (52) are aligned with each other, thereby defining a cuvette optical path length between the first cuvette window (49) and the second cuvette window (52), wherein the cuvette module (43) includes a first cuvette portion (44) and a second cuvette portion (50) joined together and thereby forming the sample receiving chamber (54), and wherein the first cuvette window (49) and the second cuvette window (52) are arranged within an optical path of the optical absorbance measuring system. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Un conjunto de cubeta reemplazable A replaceable bucket assembly

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

1. Campo de la invención1. Field of the invention

La presente invención se refiere, en general, a sistemas y métodos espectroscópicos para la identificación y caracterización de parámetros de hemoglobina en sangre y, en particular, a un conjunto de cubeta reemplazable capaz de instalarse en un sistema de medición de absorbancia óptica para medir parámetros de hemoglobina en sangre entera o parámetros de bilirrubina en sangre entera. The present invention relates, in general, to spectroscopic systems and methods for the identification and characterization of hemoglobin parameters in whole blood and, in particular, to a replaceable cuvette assembly capable of being installed in an optical absorbance measurement system for measuring hemoglobin parameters in whole blood or bilirubin parameters in whole blood.

2. Descripción de la técnica anterior2. Description of the prior art

Un sistema espectroscópico de luz ultravioleta-visible implica espectroscopia de absorción o espectroscopia de reflectancia. Como su nombre indica, estos sistemas utilizan luz en los intervalos visible y ultravioleta cercano para analizar una muestra. El intervalo de longitud de onda suele ser de desde aproximadamente 400 nm hasta aproximadamente 700 nm. La absorción o reflectancia de la luz visible afecta directamente al color percibido de los químicos involucrados. La espectroscopia UV/Vis se utiliza habitualmente en química analítica para la determinación cuantitativa de diferentes analitos, tales como iones de metales de transición, compuestos orgánicos altamente conjugados y macromoléculas biológicas. El análisis espectroscópico se realiza comúnmente en soluciones, pero también se pueden estudiar sólidos y gases. An ultraviolet-visible spectroscopic system involves absorption spectroscopy or reflectance spectroscopy. As the name implies, these systems use light in the visible and near-ultraviolet ranges to analyze a sample. The wavelength range is typically from about 400 nm to about 700 nm. The absorption or reflectance of visible light directly affects the perceived color of the chemicals involved. UV/Vis spectroscopy is commonly used in analytical chemistry for the quantitative determination of different analytes, such as transition metal ions, highly conjugated organic compounds, and biological macromolecules. Spectroscopic analysis is commonly performed on solutions, but solids and gases can also be studied.

Un sistema espectroscópico de infrarrojo cercano también implica espectroscopia de absorción o espectroscopia de reflectancia. Estos sistemas utilizan luz en el intervalo infrarrojo cercano para analizar una muestra. El intervalo de longitud de onda suele ser desde aproximadamente 700 nm hasta menos de 2500 nm. Las aplicaciones habituales incluyen farmacéutica, diagnósticos médicos (incluidos el azúcar en sangre y pulsioximetría), control de calidad de alimentos y agroquímicos, e investigación en combustión, así como investigación en neurodiagnóstico por imagen funcional, medicina y ciencia del deporte, entrenamiento deportivo de élite, ergonomía, rehabilitación, investigación neonatal, interfaz cerebro-ordenador, urología (contracción de la vejiga) y neurología (acoplamiento neurovascular). A near-infrared spectroscopic system also involves absorption spectroscopy or reflectance spectroscopy. These systems use light in the near-infrared range to analyze a sample. The wavelength range is typically from about 700 nm to less than 2500 nm. Typical applications include pharmaceutical, medical diagnostics (including blood sugar and pulse oximetry), food and agrochemical quality control, and combustion research, as well as research in functional neurodiagnostic imaging, sports medicine and science, elite sports training, ergonomics, rehabilitation, neonatal research, brain-computer interface, urology (bladder contraction), and neurology (neurovascular coupling).

La instrumentación para espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR) es similar a los instrumentos para los intervalos UV-visible e IR medio. Las partes básicas de un espectrofotómetro son una fuente de luz, un soporte para la muestra, una rejilla de difracción en un monocromador o un prisma para separar las diferentes longitudes de onda de la luz y un detector. La fuente de radiación suele ser un filamento de tungsteno (300-2500 nm), una lámpara de arco de deuterio, que es continua sobre la región ultravioleta (190-400 nm), una lámpara de arco de xenón, que es continua desde 160-2000 nm o, más recientemente, diodos emisores de luz (LED) para las longitudes de onda visibles. El detector suele ser un tubo fotomultiplicador, un fotodiodo, una matriz de fotodiodos o un dispositivo de carga acoplada (CCD). Los detectores de fotodiodo único y los tubos fotomultiplicadores se utilizan con monocromadores de barrido, que filtran la luz de modo que solo la luz de una única longitud de onda llega al detector a la vez. El monocromador de barrido mueve la rejilla de difracción para "recorrer por etapas" cada longitud de onda de modo que su intensidad pueda medirse en función de la longitud de onda. Los monocromadores fijos se utilizan con CCD y matrices de fotodiodos. Como ambos dispositivos constan de muchos detectores agrupados en matrices unidimensionales o bidimensionales, son capaces de recoger luz de diferentes longitudes de onda en diferentes píxeles o grupos de píxeles simultáneamente. Las bombillas incandescentes comunes o las halógenas de cuarzo se utilizan con mayor frecuencia como fuentes de banda ancha de radiación infrarroja cercana para aplicaciones analíticas. También se utilizan diodos emisores de luz (LED). El tipo de detector utilizado depende principalmente del intervalo de longitudes de onda que se desee medir. Instrumentation for near-infrared (NIR) spectroscopy is similar to instruments for the UV-visible and mid-IR ranges. The basic parts of a spectrophotometer are a light source, a sample holder, a diffraction grating in a monochromator or prism to separate the different wavelengths of light, and a detector. The radiation source is usually a tungsten filament (300-2500 nm), a deuterium arc lamp, which is continuous over the ultraviolet region (190-400 nm), a xenon arc lamp, which is continuous from 160-2000 nm, or, more recently, light-emitting diodes (LEDs) for the visible wavelengths. The detector is usually a photomultiplier tube, a photodiode, a photodiode array, or a charge-coupled device (CCD). Single photodiode detectors and photomultiplier tubes are used with scanning monochromators, which filter the light so that only light of a single wavelength reaches the detector at a time. The scanning monochromator moves the diffraction grating to "step through" each wavelength so that its intensity can be measured as a function of wavelength. Fixed monochromators are used with CCDs and photodiode arrays. Because both devices consist of many detectors grouped into one- or two-dimensional arrays, they are capable of collecting light of different wavelengths at different pixels or groups of pixels simultaneously. Common incandescent light bulbs or quartz halogen bulbs are most often used as broadband sources of near-infrared radiation for analytical applications. Light-emitting diodes (LEDs) are also used. The type of detector used depends primarily on the wavelength range to be measured.

La aplicación principal de la espectroscopia NIR en el cuerpo humano utiliza el hecho de que la transmisión y absorción de la luz NIR en los tejidos del cuerpo humano contiene información sobre los cambios en la concentración de hemoglobina. Mediante el empleo de varias longitudes de onda y métodos de resolución temporal (dominio de frecuencia o tiempo) y/o métodos de resolución espacial, el torrente sanguíneo, el volumen y la saturación tisular absoluta (StO2 o índice de saturación tisular (TSI)) se pueden cuantificar. Entre las aplicaciones de la oximetría por métodos NIRS se incluyen neurociencia, ergonomía, rehabilitación, interfaz cerebro-ordenador, urología, la detección de enfermedades que afectan a la circulación sanguínea (por ejemplo, enfermedad vascular periférica), la detección y evaluación de tumores de mama, y la optimización del entrenamiento en medicina deportiva. The main application of NIR spectroscopy in the human body utilizes the fact that the transmission and absorption of NIR light in human body tissues contains information about changes in hemoglobin concentration. By employing various wavelengths and temporally resolved (frequency or time domain) and/or spatially resolved methods, blood flow, volume, and absolute tissue saturation (StO2 or tissue saturation index (TSI)) can be quantified. Applications of NIRS oximetry include neuroscience, ergonomics, rehabilitation, brain-computer interface, urology, detection of diseases affecting blood circulation (e.g. peripheral vascular disease), detection and assessment of breast tumors, and training optimization in sports medicine.

Con respecto a la espectroscopia de absorción, la ley de Beer-Lambert establece que la absorbancia de una solución es directamente proporcional a la concentración de la especie absorbente en la solución y a la longitud de trayectoria. Por tanto, para una longitud de trayectoria fija, la espectroscopia UV/Vis y NIR puede utilizarse para determinar la concentración del absorbente en una solución. El método se utiliza más a menudo de manera cuantitativa para determinar las concentraciones de una especie absorbente en solución, utilizando la ley de Beer-Lambert: With respect to absorption spectroscopy, the Beer-Lambert law states that the absorbance of a solution is directly proportional to the concentration of the absorbing species in the solution and the path length. Therefore, for a fixed path length, UV/Vis and NIR spectroscopy can be used to determine the concentration of the absorbing species in a solution. The method is most often used quantitatively to determine the concentrations of an absorbing species in solution, using the Beer-Lambert law:

dondeA esla absorbancia medida, enunidades deabsorbancia(UA), where A is the measured absorbance, in absorbance units (AU),

lo es la intensidad de la luz incidente a una longitud de onda dada, It is the intensity of incident light at a given wavelength,

I es la intensidad transmitida, I is the transmitted intensity,

L la longitud de trayectoria a través de la muestra, y L the path length through the sample, and

c la concentración de la especie absorbente. c the concentration of the absorbing species.

Para cada especie y longitud de onda, £ es una constante conocida como absortividad molar o coeficiente de extinción. Esta constante es una propiedad molecular fundamental en un disolvente determinado, a una temperatura y presión determinadas, y tiene unidades de 1/M*cm o a menudo UA/M*cm. La absorbancia y la extinción £ se definen a veces en términos del logaritmo natural en lugar del logaritmo de base 10. For each species and wavelength, £ is a constant known as the molar absorptivity or extinction coefficient. This constant is a fundamental molecular property in a given solvent, at a given temperature and pressure, and has units of 1/M*cm or often AU/M*cm. The absorbance and extinction £ are sometimes defined in terms of the natural logarithm rather than the base 10 logarithm.

La ley de Beer-Lambert es útil para caracterizar muchos compuestos, pero no se sostiene como relación universal para la concentración y absorción de todas las sustancias. The Beer-Lambert law is useful for characterizing many compounds, but it does not hold as a universal relationship for the concentration and absorption of all substances.

Los expertos en la materia reconocen que diversos factores afectan a estos sistemas espectroscópicos. Estos factores incluyen el ancho de banda espectral, error de longitud de onda, luz parásita, desviaciones de la ley de Beer-Lambert y fuentes de incertidumbre de medición. Experts in the field recognize that a number of factors affect these spectroscopic systems. These factors include spectral bandwidth, wavelength error, stray light, deviations from the Beer-Lambert law, and sources of measurement uncertainty.

La luz parásita es un factor importante que afecta a los sistemas espectroscópicos. La luz parásita hace que un instrumento indique una absorbancia incorrectamente baja. Stray light is an important factor affecting spectroscopic systems. Stray light causes an instrument to indicate an incorrectly low absorbance.

Las desviaciones de la ley de Beer-Lambert surgen en función de las concentraciones. A concentraciones suficientemente altas, las bandas de absorción se saturarán y mostrarán un aplanamiento de absorción. El pico de absorción parece aplanarse porque ya se está absorbiendo cerca del 100 % de la luz. La concentración a la que esto ocurre depende del compuesto concreto que se esté midiendo. Deviations from the Beer-Lambert law arise as a function of concentrations. At sufficiently high concentrations, the absorption bands will saturate and show absorption flattening. The absorption peak appears to flatten because close to 100% of the light is already being absorbed. The concentration at which this occurs depends on the particular compound being measured.

La incertidumbre de medida surge en el análisis químico cuantitativo, en el que los resultados se ven afectados adicionalmente por fuentes de incertidumbre procedentes de la naturaleza de los compuestos y/o soluciones que se miden. Entre ellas se incluyen las interferencias espectrales causadas por el solapamiento de las bandas de absorción, desvanecimiento del color de las especies absorbentes (causado por descomposición o reacción) y posible desajuste de composición entre la muestra y la solución de calibración. Measurement uncertainty arises in quantitative chemical analysis, where results are further affected by sources of uncertainty arising from the nature of the compounds and/or solutions being measured. These include spectral interferences caused by overlapping absorption bands, colour fading of absorbing species (caused by decomposition or reaction), and possible compositional mismatch between the sample and the calibration solution.

La publicación de patente estadounidense n.° 2003/0086074 divulga un sistema de detección de sangre entera sin reactivos que comprende un elemento de muestra en una trayectoria óptica de un haz de fuente de luz. En una realización, el elemento de muestra tiene una cubeta retenida dentro de un par de canales de un alojamiento. La cubeta comprende una primera y una segunda placas que tienen una primera y una segunda ventanas respectivas que son transmisivas al haz de fuente de luz y un par de espaciadores que forman un paso de suministro de muestra entre la primera y la segunda placas. U.S. Patent Publication No. 2003/0086074 discloses a reagentless whole blood detection system comprising a sample element in an optical path of a light source beam. In one embodiment, the sample element has a cuvette retained within a pair of channels of a housing. The cuvette comprises first and second plates having respective first and second windows that are transmissive to the light source beam and a pair of spacers that form a sample delivery passageway between the first and second plates.

Sumario de la invenciónSummary of the invention

Se sabe que la hemoglobina humana (HGB) es una proteína transportadora de oxígeno en los eritrocitos. La determinación de su concentración en sangre entera es una herramienta de diagnóstico útil e importante en bioquímica clínica. Los analizadores COOx se utilizan para medir los parámetros de hemoglobina de la sangre, como la hemoglobina total (tHb), la carboxihemoglobina (COHb), la desoxihemoglobina (HHb), la oxihemoglobina (O2Hb), la metahemoglobina (MetHb) y la hemoglobina fetal (FHb), así como la bilirrubina total (tBil) utilizando mediciones de absorbancia óptica. En la práctica, los analizadores COOx habituales utilizan sangre lisada en lugar de sangre entera debido a los problemas que plantea el análisis espectrométrico de la sangre entera. La medición de la sangre lisada es relativamente sencilla, ya que el proceso de lisado disuelve los glóbulos rojos y convierte la sangre en un medio casi no difusor. La absorbancia se mide con un simple haz colimado a través de la cubeta con poca pérdida de luz debida a la dispersión. Debido a la escasa pérdida de luz por dispersión, se puede utilizar un análisis lineal sencillo para hallar los parámetros de hemoglobina y bilirrubina total. Human hemoglobin (HGB) is known to be an oxygen-carrying protein in erythrocytes. Determination of its concentration in whole blood is a useful and important diagnostic tool in clinical biochemistry. COOx analyzers are used to measure blood hemoglobin parameters such as total hemoglobin (tHb), carboxyhemoglobin (COHb), deoxyhemoglobin (HHb), oxyhemoglobin (O2Hb), methemoglobin (MetHb) and fetal hemoglobin (FHb) as well as total bilirubin (tBil) using optical absorbance measurements. In practice, common COOx analyzers use lysed blood instead of whole blood due to the problems posed by spectrometric analysis of whole blood. Measurement of lysed blood is relatively simple, as the lysing process dissolves red blood cells and turns blood into a nearly non-diffusing medium. Absorbance is measured with a single collimated beam through the cuvette with little light loss due to scattering. Because of the low light loss due to scattering, a simple linear analysis can be used to find the parameters for hemoglobin and total bilirubin.

La medición de los parámetros de hemoglobina y bilirrubina total utilizando una muestra de sangre entera es muy difícil debido a la fuerte dispersión óptica de la sangre entera. Estos problemas están relacionados principalmente con el manejo del mayor nivel de dispersión de la luz de la sangre entera en comparación con la sangre lisada. Esto introduce pérdidas de luz y absorbancia no lineal en la medición. Measurement of hemoglobin and total bilirubin parameters using a whole blood sample is very difficult due to the strong optical scattering of whole blood. These problems are mainly related to handling the higher level of light scattering of whole blood compared to lysed blood. This introduces light losses and non-linear absorbance into the measurement.

Los componentes de un espectrómetro basado en prismas tienen naturalmente un perfil bajo de luz parásita. El principal factor que contribuye al rendimiento de la luz parásita está relacionado con la forma en que se utilizan los componentes. The components of a prism-based spectrometer naturally have a low stray light profile. The main factor contributing to stray light performance is related to the way the components are used.

Si bien los problemas están relacionados principalmente con el manejo del aumento del nivel de dispersión de la luz de la sangre entera, no es un factor único que, si se resuelve, es capaz de resolver estos difíciles problemas. Los inventores han identificado varios factores que deben abordarse para medir los parámetros de hemoglobina en sangre entera. Debido a que la sangre entera es un medio muy difuso, es necesario recoger la mayor cantidad de luz posible para reducir la necesidad de un intervalo superior de medición de la absorbancia. También es necesario ampliar el límite superior de la absorbancia medida debido al intervalo inferior de corrección de la linealidad del detector. Los efectos de sedimentación de la sangre son otro problema que conduce a una mala correlación de la absorbancia de los barridos de sangre entera con la absorbancia de los barridos de sangre lisada. Básicamente, las células sanguíneas forman grumos o rouleaux. También debe aumentarse el brillo de la fuente de luz blanca LED. Por último, se necesitan nuevos algoritmos distintos de los basados en la linealidad para superar los efectos de dispersión de la luz de la sangre entera. While the issues are primarily related to handling the increased level of light scattering from whole blood, there is no single factor that, if solved, is capable of solving these difficult problems. The inventors have identified several factors that need to be addressed in order to measure hemoglobin parameters in whole blood. Because whole blood is a highly diffuse medium, it is necessary to collect as much light as possible to reduce the need for an upper absorbance measurement range. It is also necessary to extend the upper limit of the measured absorbance due to the lower linearity correction range of the detector. Blood sedimentation effects are another problem that leads to poor correlation of the absorbance of whole blood scans with the absorbance of lysed blood scans. Basically, blood cells form clumps or rouleaux. The brightness of the LED white light source must also be increased. Finally, new algorithms other than those based on linearity are needed to overcome the light scattering effects of whole blood.

Las ópticas de recogida habituales de los sistemas que utilizan sangre lisada están diseñadas para recoger la luz de la cubeta en un cono de aproximadamente /-0,7 grados de ancho y tienen un límite de absorbancia de medida superior de 1,5 UA (unidades de absorbancia). Los inventores descubrieron que, para la sangre entera, el sistema necesita recoger la luz de la cubeta en un cono de aproximadamente /-12 grados y que el límite superior de absorbancia tenía que aumentar a unas 3,5 UA. En lo que respecta a los efectos de sedimentación de la sangre, el tiempo habitual que se tarda en medir el espectro de absorbancia (aproximadamente 1 minuto), la sangre entera en la cubeta se sedimenta y las células sanguíneas forman grumos o rouleaux. Por consiguiente, los efectos de dispersión y la absorbancia cambian con el paso del tiempo. Los inventores descubrieron que cambiando el control del espectrómetro para recoger múltiples barridos con frecuencia en lugar de unos pocos barridos promediados durante un periodo más largo se evitaban las funciones escalonadas en el barrido de absorbancia compuesta, que se une a partir de barridos de varios tiempos de integración. Desafortunadamente, añadir más barridos para ampliar el límite superior de absorbancia aumenta el tiempo de recogida de datos. Para resolver este dilema, el tiempo de integración se redujo de 5 ms a 1,2 ms para reducir el tiempo de recogida de datos. Se descubrió, sin embargo, que esto solo funciona si el nivel de luz se incrementa en un factor correspondiente. Por tanto, debe aumentarse el brillo de la luz blanca LED. Typical collection optics for systems using lysed blood are designed to collect light from the cuvette in a cone approximately /-0.7 degrees wide and have an upper measurement absorbance limit of 1.5 AU (absorbance units). The inventors found that for whole blood, the system needs to collect light from the cuvette in a cone of approximately /-12 degrees and that the upper absorbance limit needed to increase to about 3.5 AU. With regard to sedimentation effects of blood, the typical time taken to measure the absorbance spectrum (approximately 1 minute), whole blood in the cuvette sediments and the blood cells form clumps or rouleaux. Consequently, scattering effects and absorbance change over time. The inventors found that changing the spectrometer control to collect multiple scans frequently rather than a few scans averaged over a longer period avoided step functions in the composite absorbance scan, which is stitched together from scans of several integration times. Unfortunately, adding more scans to extend the upper limit of absorbance increases the data collection time. To solve this dilemma, the integration time was reduced from 5 ms to 1.2 ms to reduce the data collection time. It was found, however, that this only works if the light level is increased by a corresponding factor. Therefore, the brightness of the white LED light must be increased.

La medición de absorbancia óptica de una muestra difusa como la sangre entera presenta un problema singular. La transmitancia difusa de la muestra de sangre entera desordena la distribución de luz espacial inicial del sistema de medición debido a la falta de uniformidad habitual de las fuentes de luz. Por tanto, la distribución de luz espacial del barrido "en blanco" puede ser muy diferente del barrido de muestra de sangre entera. Dado que los detectores ópticos tienen una respuesta que varía espacialmente, la respuesta puede variar debido a cambios en la distribución espacial de la luz incidente, aunque la intensidad global no haya cambiado. Un barrido de absorbancia basado en la proporción entre el barrido de muestra de sangre entera y el barrido en blanco tendrá un componente de absorbancia significativo debido a esta no uniformidad de la fuente de luz, además de la absorbancia debida a la muestra sola. Esto da lugar a un error de medición significativo de la absorbancia de la muestra de sangre entera que es intolerable para la cooximetría. Optical absorbance measurement of a diffuse sample such as whole blood presents a unique problem. The diffuse transmittance of the whole blood sample disrupts the initial spatial light distribution of the measurement system due to the typical non-uniformity of light sources. Therefore, the spatial light distribution of the "blank" scan can be very different from the whole blood sample scan. Since optical detectors have a spatially varying response, the response can vary due to changes in the spatial distribution of incident light, even though the overall intensity has not changed. An absorbance scan based on the ratio of the whole blood sample scan to the blank scan will have a significant absorbance component due to this non-uniformity of the light source, in addition to the absorbance due to the sample alone. This results in a significant measurement error of the absorbance of the whole blood sample that is intolerable for co-oximetry.

Se descubrió que, colocando la cubeta de muestra entre difusores, la distribución de luz espacial es la misma para el barrido en blanco y de muestra, por tanto, eliminando este efecto de error. Los difusores se eligen especialmente para que difundan un rayo de luz incidente en todo el cono de aceptación del sistema óptico, pero no más, de manera que se conserve el mayor flujo luminoso posible, a la vez que se dispersa el rayo por todo el campo. It was found that by placing the sample cuvette between diffusers, the spatial light distribution is the same for both the blank and sample scans, thus eliminating this error effect. The diffusers are specially chosen to spread an incident light beam over the entire acceptance cone of the optical system, but no more, so as to preserve the highest possible luminous flux, while dispersing the beam over the entire field.

Así mismo, la medición de los parámetros de hemoglobina fetal presenta problemas adicionales. Entre ellos se incluyen los tiempos de adquisición espectral, que deben ser más rápidos. En lugar de los 12 segundos habituales, debe ser de 5 segundos o menos. El tiempo de adquisición espectral incluye el tiempo de integración multiplicado por el número de espectros cosumados y el tiempo de procesamiento para producir un espectro (luz completa, oscuro o muestra) que cumpla todos los requisitos siguientes. La precisión de longitud de onda absoluta debe ser inferior; inferior a 0,03/-0,03 nm en comparación con 0,1/-0,0 nm. El mantenimiento de calibración de longitud de onda (menos de 0,06/-0,0 nm frente a 0,1/-0,0 nm), la deriva de calibración de longitud de onda (menos de 0,024 nm/°C en comparación con 0,04 nm/°C), el nivel de corriente oscura (menos de 0,06 %/°C para el intervalo dinámico máximo frente a 0,1 %/°C del intervalo dinámico máximo), la no linealidad de respuesta (menos de 0,06 % tras la corrección y menos de 1,2 % para el 10 % más bajo y más alto del intervalo dinámico, en comparación con 0,1 % tras la corrección y 2,0 % para el 10 % más bajo y más alto del intervalo dinámico), el nivel de luz difusa (menos de 0,02 % del intervalo dinámico máximo de la matriz de detectores totalmente iluminada frente a 0,1 % del intervalo dinámico máximo de la matriz de detectores totalmente iluminada), la deriva térmica de la respuesta (cambio de intensidad máximo de 6 % e inclinación máxima de 6 % sobre el intervalo espectral en comparación con un cambio de intensidad máximo del 10 % y una inclinación máxima del 10 % sobre el intervalo espectral), y la excursión de temperatura permitida durante la medición (menos de 0,5 °C en comparación con 2 °C) deben ser todas inferiores. La presente invención incluye estas funciones adicionales para su uso en la medición de parámetros de hemoglobina fetal. Measurement of fetal hemoglobin parameters also presents additional challenges. These include spectral acquisition times, which must be faster. Instead of the usual 12 seconds, it must be 5 seconds or less. Spectral acquisition time includes integration time multiplied by the number of spectra combined and processing time to produce a spectrum (full light, dark, or sample) that meets all of the following requirements. Absolute wavelength accuracy must be lower; less than 0.03/-0.03 nm compared to 0.1/-0.0 nm. Wavelength calibration maintenance (less than 0.06/-0.0 nm vs. 0.1/-0.0 nm), wavelength calibration drift (less than 0.024 nm/°C vs. 0.04 nm/°C), dark current level (less than 0.06%/°C for maximum dynamic range vs. 0.1%/°C of maximum dynamic range), response nonlinearity (less than 0.06% after correction and less than 1.2% for the lowest and highest 10% of the dynamic range, compared to 0.1% after correction and 2.0% for the lowest and highest 10% of the dynamic range), straylight level (less than 0.02% of maximum dynamic range of fully illuminated detector array vs. 0.1% of maximum dynamic range of fully illuminated detector array), thermal drift of response (maximum intensity change of 10% vs. 0.1% of maximum dynamic range of fully illuminated detector array), and 6% and maximum slope of 6% over the spectral range compared to a maximum intensity change of 10% and maximum slope of 10% over the spectral range), and the allowable temperature excursion during measurement (less than 0.5°C compared to 2°C) should all be less. The present invention includes these additional features for use in measuring fetal hemoglobin parameters.

Los espectrómetros compactos y de bajo coste disponibles en el mercado suelen utilizar rejillas de difracción (reflectantes o transmisivas) para dispersar la entrada de luz. Las rejillas de difracción ofrecen un alto grado de dispersión en un volumen pequeño y producen un ancho de banda (o resolución) relativamente constante frente a la longitud de onda preferida por el usuario habitual. Las rejillas, sin embargo, sufren una elevada dispersión de la luz debido a los múltiples órdenes de difracción y también a las imperfecciones inherentes a las líneas que se graban para producir la superficie de rejilla. Por tanto, las rejillas holográficas maestras, producidas en serie pero caras, se suelen emplear en aplicaciones que requieren poca luz parásita, en lugar de las rejillas replicadas que suelen estar más disponibles. Low-cost, compact spectrometers available on the market typically use diffraction gratings (either reflective or transmissive) to disperse the input light. Diffraction gratings offer a high degree of dispersion in a small volume and produce a relatively constant bandwidth (or resolution) over the wavelength preferred by the typical user. Gratings, however, suffer from high light scattering due to multiple diffraction orders and also inherent imperfections in the lines that are etched to produce the grating surface. Therefore, mass-produced but expensive master holographic gratings are often used in applications requiring low stray light, rather than the more widely available replicated gratings.

El requisito de baja luz parásita para los analizadores COOx limita la población de fabricantes de rejillas adecuados a los varios existentes en el mundo que producen rejillas holográficas maestras o fotograbadas de precisión individual. Esto dificulta la obtención de rejillas de alto rendimiento y bajo coste en cantidad. The low stray light requirement for COOx analyzers limits the population of suitable grating manufacturers to the several around the world that produce individual precision holographic master or photo-etched gratings. This makes it difficult to obtain high performance, low cost gratings in quantity.

Los prismas también se utilizan para fabricar espectrómetros. Los prismas no tienen problemas con los múltiples órdenes de difracción y sus superficies tienen órdenes de magnitud menos imperfecciones que la superficie de una rejilla. Los componentes de un espectrómetro basado en prismas tienen naturalmente un perfil bajo de luz parásita. Por tanto, la luz parásita en un espectrómetro de prisma puede ser inferior en un orden de magnitud o más en comparación con un espectrómetro de rejilla de diseño similar. El principal factor que contribuye al rendimiento de la luz parásita es el modo en que se utilizan los componentes. Hay tres fuentes principales de luz parásita. Entre ellas se incluyen (1) el llenado excesivo de la apertura numérica del espectrómetro, (2) la retrorreflexión desde el detector de matriz de luz, y (3) la imagen de plano focal. La luz que excede de la necesaria para iluminar completamente la apertura numérica del espectrómetro puede rebotar en el espectrómetro y aterrizar en el detector. En la presente invención, la apertura numérica de la fibra óptica es de 0,22 y la apertura numérica del espectrómetro de prisma es de 0,1. Un tope ubicado sobre la entrada de fibra óptica restringe el cono de entrada de luz de la fibra óptica para evitar un exceso de entrada de luz. El detector no absorbe toda la luz que incide sobre él, pero retrorrefleja una parte. Esta retrorreflexión debe controlarse para que caiga en una superficie absorbente o en una trampa de haz para evitar que se disperse en el detector. Impartir una ligera inclinación al detector de matriz de luz fuerza la retrorreflexión en una dirección inofensiva. La imagen de la rendija en el plano focal del detector debe ser lo más nítida posible. Cualquier sobrellenado excesivo del detector debido al desenfoque puede ser una fuente potencial de luz parásita. Si esta luz incide sobre estructuras detectoras como cables de enlace, almohadillas de metalización, etc., puede rebotar en la superficie sensible del detector. Prisms are also used to make spectrometers. Prisms have no problems with multiple orders of diffraction and their surfaces have orders of magnitude fewer imperfections than the surface of a grating. The components of a prism-based spectrometer naturally have a low stray light profile. Therefore, stray light in a prism spectrometer can be an order of magnitude or more lower compared to a grating spectrometer of similar design. The main factor contributing to stray light performance is the way the components are used. There are three main sources of stray light. These include (1) overfilling of the spectrometer's numerical aperture, (2) back reflection from the light array detector, and (3) focal plane imaging. Light in excess of that needed to fully illuminate the spectrometer's numerical aperture can bounce off the spectrometer and land on the detector. In the present invention, the numerical aperture of the optical fiber is 0.22 and the numerical aperture of the prism spectrometer is 0.1. A stop located over the optical fiber input restricts the light input cone of the optical fiber to prevent excess light input. The detector does not absorb all the light incident upon it, but retroreflects a portion. This retroreflection must be controlled to fall on an absorbing surface or beam trap to prevent scattering into the detector. Imparting a slight tilt to the light array detector forces the retroreflection in a harmless direction. The image of the slit in the focal plane of the detector must be as sharp as possible. Any excessive overfilling of the detector due to defocusing can be a potential source of stray light. If this light is incident on detector structures such as bond wires, metallization pads, etc., it may bounce off the sensitive surface of the detector.

Adicionalmente, un espectrómetro de prisma reparte el extremo azul del espectro en más píxeles que un espectrómetro de rejilla de difracción y, por tanto, el extremo azul del espectro da una señal más baja por píxel. Para compensar la menor señal por píxel, se utiliza un LED con mayor potencia azul o un LED blanco frío. La señal en el azul se puede potenciar aún más añadiendo un cristal de filtro barato después del LED que atenúe ligeramente el extremo rojo. El vidrio de filtro Kopp de vidrio tipo 4309, de aproximadamente 3 mm de grosor, es útil para este fin. El principal inconveniente de los prismas es la menor potencia dispersiva que tienen en comparación con una rejilla y la variación de la resolución con la longitud de onda. Cuando se utiliza un prisma, la primera desventaja se mitiga utilizando un detector de matriz de luz lo suficientemente pequeño; esto último se mitiga porque el análisis de sangre entera no requiere una resolución uniformemente pequeña en toda la banda de onda de interés. Additionally, a prism spectrometer spreads the blue end of the spectrum over more pixels than a diffraction grating spectrometer and therefore the blue end of the spectrum gives a lower signal per pixel. To compensate for the lower signal per pixel, a higher-power blue LED or a cool white LED is used. The signal in the blue can be further boosted by adding an inexpensive filter glass after the LED that slightly attenuates the red end. Kopp filter glass of type 4309 glass, approximately 3 mm thick, is useful for this purpose. The main drawback of prisms is the lower dispersive power they have compared to a grating and the variation in resolution with wavelength. When a prism is used, the first disadvantage is mitigated by using a sufficiently small light array detector; the latter is mitigated because whole blood analysis does not require a uniformly small resolution throughout the waveband of interest.

Los espectrómetros disponibles en la actualidad suelen tener una resolución uniforme de 1 nm para la región espectral de medición de la sangre de 455-660 nm. En la presente divulgación, la región espectral se amplía y cubre la región espectral de 422-695 mm. Además, la resolución se modifica selectivamente al alza en las regiones donde no se requiere una baja resolución (como la región de 600-695 nm y la región de 422-455 nm). En la presente divulgación, estas regiones tienen una resolución superior a 1 nm. Habitualmente, la resolución es de aproximadamente 3,0 a aproximadamente 3,5 nm. Estos intervalos se utilizan para capturar picos de calibración de longitud de onda adicionales para la calibración de longitud de onda y la detección de fluidos. La región espectral más amplia de la presente divulgación requiere la consideración del espectro dispersado a partir del prisma. El espectro dispersado debe extenderse por el detector de matriz de luz y cubrir suficientes píxeles para muestrear el espectro con una resolución lo suficientemente fina, pero no tanto como para extenderse fuera de la matriz del detector. Debido al intervalo espectral más amplio, la presente divulgación incorpora un detector de matriz de luz que tiene 1024 píxeles con una longitud de área activa de aproximadamente 8,0 mm. Currently available spectrometers typically have a uniform resolution of 1 nm for the blood measurement spectral region of 455-660 nm. In the present disclosure, the spectral region is broadened to cover the 422-695 nm spectral region. In addition, the resolution is selectively increased in regions where low resolution is not required (such as the 600-695 nm region and the 422-455 nm region). In the present disclosure, these regions have a resolution greater than 1 nm. Typically, the resolution is about 3.0 to about 3.5 nm. These ranges are used to capture additional wavelength calibration peaks for wavelength calibration and fluid detection. The broader spectral region of the present disclosure requires consideration of the spectrum dispersed from the prism. The scattered spectrum must spread across the light array detector and cover enough pixels to sample the spectrum with fine enough resolution, but not so much as to extend outside the detector array. Because of the wider spectral range, the present disclosure incorporates a light array detector having 1024 pixels with an active area length of approximately 8.0 mm.

Un diseño de referencia de piezas mínimas para un espectrómetro de dispersión óptica solo requiere dos componentes ópticos: un elemento de dispersión de la luz (es decir, prisma o rejilla) y una lente de doblete (acromática). El prisma/rejilla tiene un revestimiento reflectante en la base. Un ejemplo de prisma aceptable es el prisma Littrow. El prisma Littrow tiene una estructura tal que se puede utilizar para un espectrómetro compacto y de bajo coste de la presente invención. El material del prisma (característica de dispersión) y la distancia focal del objetivo son otros factores que se deben tener en cuenta. Aunque pueden utilizarse otros prismas y lentes acromáticas, una realización de la presente divulgación incorpora un prisma de cristal Schott F5 y una lente de 80 mm de distancia focal. Esta combinación particular proporciona una longitud de dispersión del espectro de aproximadamente 6,48 mm. Esta longitud de dispersión deja aproximadamente 0,75 mm en cada extremo del detector de matriz de luz disponibles para variaciones de tolerancia y píxeles de corrección de oscuridad. A minimal parts reference design for an optical dispersion spectrometer requires only two optical components: a light dispersion element (i.e. prism or grating) and a doublet (achromatic) lens. The prism/grating has a reflective coating on the base. An example of an acceptable prism is the Littrow prism. The Littrow prism has a structure such that it can be used for a compact, low cost spectrometer of the present invention. The prism material (dispersion characteristic) and the focal length of the objective are other factors to be considered. Although other prisms and achromatic lenses may be used, one embodiment of the present disclosure incorporates a Schott glass F5 prism and an 80 mm focal length lens. This particular combination provides a spectrum dispersion length of approximately 6.48 mm. This dispersion length leaves approximately 0.75 mm at each end of the light array detector available for tolerance variations and dark correction pixels.

Debe tenerse en cuenta la deriva térmica de la respuesta espectral. Es fundamental que la respuesta espectral del espectrómetro se mantenga dentro de un determinado intervalo entre los barridos con luz completa y de sangre entera. Cualquier cambio en la respuesta del espectrómetro provocará errores de absorbancia. La principal precaución contra este cambio es asegurarse de que la imagen de la rendija llene en exceso los píxeles para que la deriva de la imagen debida a la temperatura no provoque una reducción de la luz en el píxel detector. La imagen 1:1 del sistema combinada con una fibra óptica de 200 |jm de diámetro rellena los píxeles de 125 |jm de altura. Siempre que la deriva de la imagen se limite a menos de aproximadamente 30 jm de movimiento en cualquier dirección a lo largo del detector durante un intervalo de medición, la deriva térmica no es un problema. La presente divulgación también contempla diversos mecanismos para minimizar los efectos de deriva térmica en la respuesta espectral. Estos mecanismos incluyen el aislamiento del alojamiento de espectrómetro para minimizar los cambios de temperatura externos al alojamiento de espectrómetro, mantener la temperatura dentro del alojamiento de espectrómetro mediante una fuente de calor de temperatura controlada, y/o incorporar una montura de lente con compensación de temperatura para la lente acromática. Thermal drift of the spectral response must be taken into account. It is critical that the spectral response of the spectrometer be maintained within a certain range between full light and whole blood scans. Any change in the spectrometer response will cause absorbance errors. The primary precaution against this change is to ensure that the slit image overfills the pixels so that image drift due to temperature does not cause a reduction in light at the detector pixel. The 1:1 image of the system combined with a 200 µm diameter optical fiber fills the 125 µm high pixels. As long as the image drift is limited to less than about 30 µm of movement in any direction along the detector during a measurement interval, thermal drift is not a problem. The present disclosure also contemplates various mechanisms to minimize the effects of thermal drift on the spectral response. These mechanisms include insulating the spectrometer housing to minimize temperature changes external to the spectrometer housing, maintaining the temperature within the spectrometer housing using a temperature-controlled heat source, and/or incorporating a temperature-compensated lens mount for the achromatic lens.

A continuación, se analizará el proceso de la presente divulgación que transforma las señales eléctricas procedentes del espectrómetro. En primer lugar, se mide la absorbancia, que es menos el logaritmo de base diez de la proporción entre la señal eléctrica recibida cuando la muestra de sangre está en la cubeta y la señal eléctrica recibida cuando un fluido claro está en la cubeta. En segundo lugar, los valores de absorbancia en cada longitud de onda se introducen en una función de barrido que asigna los valores de absorbancia a los niveles de analitos (parámetros COOx y bilirrubina) en la muestra de sangre entera. La función de barrido y sus coeficientes se establecen utilizando los valores de absorbancia medidos para muestras de sangre entera con valores de analitos conocidos, y estableciendo la relación entre estos valores de absorbancia y los valores de analitos conocidos. Next, the process of the present disclosure that transforms the electrical signals from the spectrometer will be discussed. First, the absorbance is measured, which is minus the base ten logarithm of the ratio of the electrical signal received when the blood sample is in the cuvette to the electrical signal received when a clear fluid is in the cuvette. Second, the absorbance values at each wavelength are input into a sweep function that maps the absorbance values to analyte levels (COOx and bilirubin parameters) in the whole blood sample. The sweep function and its coefficients are established by using the measured absorbance values for whole blood samples with known analyte values, and establishing the relationship between these absorbance values and the known analyte values.

La presente invención logra estos y otros objetivos proporcionando un conjunto de cubeta reemplazable capaz de instalarse en un subsistema de analizador COOx compacto y de bajo coste. The present invention achieves these and other objectives by providing a replaceable cuvette assembly capable of being installed in a compact, low-cost COOx analyzer subsystem.

El conjunto de cubeta reemplazable comprende las funciones de la reivindicación 1. Es más, las funciones opcionales están definidas en las reivindicaciones dependientes. The replaceable bucket assembly comprises the functions of claim 1. Furthermore, optional functions are defined in the dependent claims.

En una realización de la presente invención, el conjunto de cubeta reemplazable es capaz de instalarse en un sistema de medición de parámetros de hemoglobina en sangre entera que incluye (a) un módulo óptico de muestra que tiene un módulo emisor de luz, el conjunto de cubeta reemplazable y un módulo de luz de calibración, (b) una fibra óptica, (c) un módulo de espectrómetro y (d) un módulo de procesador. El módulo emisor de luz tiene una fuente de luz LED capaz de emitir luz cuando esta se dirige a lo largo de una trayectoria óptica. El conjunto de cubeta está adyacente al módulo emisor de luz, donde el conjunto de cubeta está adaptado para recibir una muestra de sangre entera y tiene una cámara de recepción de muestras con una primera ventana de cubeta y una segunda ventana de cubeta alineadas entre sí. La cámara de recepción de muestras está dispuesta en la trayectoria óptica para recibir luz de la fuente de luz LED y tiene una longitud de trayectoria óptica definida entre la primera ventana de cubeta y la segunda ventana de cubeta junto con un chip electrónico capaz de almacenar un valor de longitud de trayectoria de la cámara de recepción de muestras. El módulo de luz de calibración tiene una fuente de luz de calibración con una o más longitudes de onda conocidas de luz donde el módulo de luz de calibración es capaz de emitir una luz de calibración en la trayectoria óptica. La fibra óptica tiene un extremo receptor de luz y un extremo emisor de luz. El extremo receptor de luz se conecta ópticamente al módulo óptico de muestra, donde el extremo receptor de luz recibe la luz de trayectoria óptica y conduce la luz al extremo emisor de luz. El módulo de espectrómetro recibe la luz del extremo emisor de luz de la fibra óptica, separa la luz en una pluralidad de haces de luz donde cada haz de luz tiene una longitud de onda diferente y convierte la pluralidad de haces de luz en una señal eléctrica. El módulo de procesador (1) obtiene el valor de longitud de trayectoria de la cámara de recepción de muestras de la cubeta reemplazable del chip electrónico y (2) recibe y procesa la señal eléctrica del módulo de espectrómetro generada para una muestra de sangre entera. El valor de longitud de trayectoria de la cámara de muestras se utiliza para transformar la señal eléctrica en una señal de salida utilizable para visualizar e informar de los valores de los parámetros de hemoglobina y/o bilirrubina total de la muestra de sangre entera. In one embodiment of the present invention, the replaceable cuvette assembly is capable of being installed in a whole blood hemoglobin parameter measurement system including (a) a sample optical module having a light emitting module, the replaceable cuvette assembly and a calibration light module, (b) an optical fiber, (c) a spectrometer module, and (d) a processor module. The light emitting module has an LED light source capable of emitting light when directed along an optical path. The cuvette assembly is adjacent to the light emitting module, where the cuvette assembly is adapted to receive a whole blood sample and has a sample receiving chamber with a first cuvette window and a second cuvette window aligned with each other. The sample receiving chamber is disposed in the optical path to receive light from the LED light source and has an optical path length defined between the first cuvette window and the second cuvette window along with an electronic chip capable of storing a path length value of the sample receiving chamber. The calibration light module has a calibration light source with one or more known wavelengths of light where the calibration light module is capable of emitting a calibration light into the optical path. The optical fiber has a light receiving end and a light emitting end. The light receiving end is optically connected to the sample optical module, where the light receiving end receives the optical path light and conducts the light to the light emitting end. The spectrometer module receives the light from the light emitting end of the optical fiber, separates the light into a plurality of light beams where each light beam has a different wavelength and converts the plurality of light beams into an electrical signal. The processor module (1) obtains the path length value from the sample receiving chamber of the replaceable cuvette of the electronic chip and (2) receives and processes the electrical signal of the spectrometer module generated for a whole blood sample. The sample chamber path length value is used to transform the electrical signal into a usable output signal for displaying and reporting the hemoglobin and/or total bilirubin parameter values of the whole blood sample.

El módulo emisor de luz puede incluir una pluralidad de componentes ópticos dispuestos en la trayectoria óptica entre la fuente de luz LED y el conjunto de cubeta, donde la pluralidad de componentes ópticos incluye al menos un difusor óptico y una o más lentes colimadoras, un polarizador circular y una lente de enfoque. The light emitting module may include a plurality of optical components disposed in the optical path between the LED light source and the cuvette assembly, where the plurality of optical components includes at least one optical diffuser and one or more collimating lenses, a circular polarizer and a focusing lens.

El módulo de luz de calibración puede incluir un difusor dispuesto en la trayectoria óptica aguas abajo del conjunto de cubeta pero aguas arriba de un divisor de haz. The calibration light module may include a diffuser disposed in the optical path downstream of the cuvette assembly but upstream of a beam splitter.

En otro aspecto más de la presente invención, el conjunto de cubeta reemplazable puede instalarse en un sistema de medición de absorbancia óptica para sangre entera. El sistema incluye un módulo óptico de muestra, una fibra óptica, un módulo de espectrómetro y un módulo de procesador. El módulo óptico de muestra incluye un módulo emisor de luz, un módulo de cubeta, un primer difusor óptico y un segundo difusor óptico. El módulo de la cubeta se coloca entre el primer difusor óptico y el segundo difusor óptico. El módulo de espectrómetro recibe la luz del extremo emisor de luz de la fibra óptica, separando la luz en una pluralidad de haces de luz y convirtiendo la pluralidad de haces de luz en una señal eléctrica. El módulo de procesador recibe y procesa la señal eléctrica del módulo de espectrómetro generada para la muestra de sangre entera y transforma la señal eléctrica en una señal de salida utilizable para visualizar e informar los valores de los parámetros de hemoglobina y/o los valores de los parámetros de bilirrubina total para la muestra de sangre entera. In yet another aspect of the present invention, the replaceable cuvette assembly may be installed in an optical absorbance measurement system for whole blood. The system includes a sample optical module, an optical fiber, a spectrometer module, and a processor module. The sample optical module includes a light emitting module, a cuvette module, a first optical diffuser, and a second optical diffuser. The cuvette module is positioned between the first optical diffuser and the second optical diffuser. The spectrometer module receives light from the light emitting end of the optical fiber, splitting the light into a plurality of light beams and converting the plurality of light beams into an electrical signal. The processor module receives and processes the electrical signal from the spectrometer module generated for the whole blood sample and transforms the electrical signal into an output signal usable for displaying and reporting hemoglobin parameter values and/or total bilirubin parameter values for the whole blood sample.

El módulo de espectrómetro puede incluir una rendija de entrada situada en la trayectoria óptica para recibir la luz emitida desde el extremo emisor de luz de la fibra óptica y transmitir la luz a través de ella, un elemento de dispersión de luz dispuesto en la trayectoria óptica en el que el elemento de dispersión de luz recibe la luz transmitida a través de la rendija de entrada, separa la luz en una pluralidad de haces de luz en los que cada haz de luz tiene una longitud de onda diferente, y redirige la pluralidad de haces de luz de vuelta hacia la rendija de entrada pero desplazada de la misma, y un detector de matriz de luz capaz de recibir la pluralidad de haces de luz y convertir la pluralidad de haces de luz en una señal eléctrica para su posterior procesamiento. The spectrometer module may include an entrance slit positioned in the optical path for receiving light emitted from the light emitting end of the optical fiber and transmitting the light therethrough, a light scattering element disposed in the optical path wherein the light scattering element receives light transmitted through the entrance slit, separates the light into a plurality of light beams wherein each light beam has a different wavelength, and redirects the plurality of light beams back toward but offset from the entrance slit, and a light array detector capable of receiving the plurality of light beams and converting the plurality of light beams into an electrical signal for further processing.

El módulo de espectrómetro puede tener un medio de compensación térmica para mantener una posición de la pluralidad de haces de luz en el detector de matriz de luz. Los medios de compensación térmica incluyen uno o más aislantes dispuestos alrededor del alojamiento de espectrómetro, un conjunto controlador de temperatura dispuesto en el alojamiento de espectrómetro (siendo el conjunto controlador de temperatura, por ejemplo, una cinta calefactora con un termistor u otro componente de medición de temperatura y un programa que controla el calentamiento de la cinta en función de la temperatura dentro del alojamiento de espectrómetro) y una montura de lente de compensación térmica. The spectrometer module may have thermal compensation means for maintaining a position of the plurality of light beams in the light array detector. The thermal compensation means includes one or more insulators disposed around the spectrometer housing, a temperature controller assembly disposed in the spectrometer housing (the temperature controller assembly being, for example, a heating tape with a thermistor or other temperature measuring component and a program that controls heating of the tape as a function of the temperature within the spectrometer housing), and a thermal compensation lens mount.

La montura de lente de compensación térmica puede tener un extremo de montura fijo y un extremo de montura no fijo que permite la dilatación y contracción térmica de la montura de lente de compensación térmica. El extremo de montaje fijo está unido a una placa base o una parte inferior del alojamiento de espectrómetro. La montura de lente tiene un coeficiente de dilatación mayor que el coeficiente de dilatación de la placa base o el alojamiento de espectrómetro a la que está unida la montura de lente. La montura de lente de compensación térmica se desplaza lineal y transversalmente con respecto a una trayectoria óptica de la luz procedente de la rendija de entrada de luz en función del coeficiente de dilatación de la montura de lente. Este movimiento basado en temperatura de la montura de lente mantiene la posición de la luz dispersada desde el elemento dispersor de luz hasta el detector de matriz de luz. Dicho de otro modo, la recolocación térmica de la lente acromática mediante la montura de lente de compensación térmica hace que la luz dispersada procedente del elemento de dispersión de luz incida en el detector de matriz de luz sin afectar a la señal eléctrica generada por el detector de matriz de luz a partir de la luz incidente. El desplazamiento del haz de luz se debe a que el elemento dispersor de luz reacciona a un cambio de temperatura. The thermal compensation lens mount may have a fixed mount end and a non-fixed mount end that allows for thermal expansion and contraction of the thermal compensation lens mount. The fixed mount end is attached to a base plate or a bottom of the spectrometer housing. The lens mount has a coefficient of expansion greater than the coefficient of expansion of the base plate or spectrometer housing to which the lens mount is attached. The thermal compensation lens mount moves linearly and transversely relative to an optical path of light from the light entrance slit based on the coefficient of expansion of the lens mount. This temperature-based movement of the lens mount maintains the position of scattered light from the light scattering element to the light array detector. In other words, the thermal repositioning of the achromatic lens by the thermal compensation lens mount causes the scattered light from the light scattering element to strike the light array detector without affecting the electrical signal generated by the light array detector from the incident light. The shifting of the light beam is due to the light scattering element reacting to a change in temperature.

En otra realización, el conjunto de cubeta reemplazable puede instalarse en un espectrómetro compacto para medir parámetros de hemoglobina en sangre entera. El espectrómetro incluye un alojamiento cerrado que tiene un extremo de entrada de luz/un extremo de alojamiento de fibra óptica con un puerto de entrada de luz, una rendija de entrada de luz dispuesta sobre un sustrato de circuito electrónico, el sustrato de circuito electrónico dispuesto en el alojamiento cerrado, donde la rendija de entrada de luz está alineada con el puerto de entrada de luz y es adyacente al mismo, un detector de matriz de luz dispuesto en el sustrato de la placa de circuito adyacente a la rendija de entrada de luz, y un grupo de componentes ópticos formado por un elemento dispersor de luz dispuesto aguas abajo de la rendija de entrada de luz y una lente acromática esférica dispuesta entre la rendija de entrada de luz y el elemento dispersor de luz, donde el elemento dispersor de luz tiene una superficie reflectante en un lado cara posterior para reflejar la luz dispersada hacia la lente acromática. La lente acromática transmite la luz desde la rendija de entrada de luz al elemento dispersor de luz y transmite la luz dispersada reflejada desde el elemento dispersor de luz al detector de matriz de luz. Para lograr esto, la lente acromática está ligeramente fuera del eje con respecto a la luz procedente de la rendija de entrada de luz, de modo que la luz dispersada del elemento dispersor de luz no se dirige de nuevo a la rendija de entrada de luz, sino al detector de matriz de luz. In another embodiment, the replaceable cuvette assembly may be installed in a compact spectrometer for measuring hemoglobin parameters in whole blood. The spectrometer includes a closed housing having a light input end/an optical fiber housing end with a light input port, a light input slit disposed on an electronic circuit substrate, the electronic circuit substrate disposed in the closed housing, where the light input slit is aligned with and adjacent to the light input port, a light array detector disposed on the circuit board substrate adjacent to the light input slit, and an optical component group formed by a light scattering element disposed downstream of the light input slit and a spherical achromatic lens disposed between the light input slit and the light scattering element, where the light scattering element has a reflective surface on a back side for reflecting scattered light toward the achromatic lens. The achromatic lens transmits light from the light inlet slit to the light scattering element and transmits the reflected scattered light from the light scattering element to the light array detector. To achieve this, the achromatic lens is slightly off-axis with respect to the light from the light inlet slit, so that the scattered light from the light scattering element is not directed back to the light inlet slit, but to the light array detector.

En un ejemplo adicional, se divulga un método de medición de parámetros de hemoglobina en sangre entera a pesar de la fuerte dispersión óptica causada por la sangre entera. El método incluye proporcionar una fuente de luz tal como una fuente de luz LED con un intervalo espectral de aproximadamente 422 nm a aproximadamente 695 nm, guiar la luz que tiene el intervalo espectral de la fuente de luz a lo largo de una trayectoria óptica, proporcionar un módulo de cubeta con una cámara de recepción de muestras que tiene una primera ventana de cubeta dispuesta en la trayectoria óptica donde la primera ventana de cubeta transmite la luz a través de la cámara de recepción de muestras y a través de una segunda ventana de cubeta alineada con la primera ventana de cubeta donde la cámara de recepción de muestras contiene una muestra de sangre entera, proporcionar un par de difusores (es decir, un primer difusor y un segundo difusor) dispuestos en la trayectoria óptica donde la primera ventana de cubeta y la segunda ventana de cubeta de la cámara de recepción de muestras de la cubeta están dispuestas entre el par de difusores, guiar la luz desde el módulo de cubeta a un espectrómetro que tiene un elemento dispersor de luz que separa la luz en una pluralidad de haces de luz donde cada haz de luz tiene una longitud de onda diferente y convierte la pluralidad de haces de luz en una señal eléctrica, y procesar la señal eléctrica en una señal de salida utilizable para mostrar e informar los valores de los parámetros de hemoglobina y/o los valores de los parámetros de bilirrubina total de la muestra de sangre entera. In a further example, a method of measuring hemoglobin parameters in whole blood despite the strong optical scattering caused by whole blood is disclosed. The method includes providing a light source such as an LED light source with a spectral range of about 422 nm to about 695 nm, guiding light having the spectral range of the light source along an optical path, providing a cuvette module with a sample receiving chamber having a first cuvette window disposed in the optical path where the first cuvette window transmits the light through the sample receiving chamber and through a second cuvette window aligned with the first cuvette window where the sample receiving chamber contains a whole blood sample, providing a pair of diffusers (i.e., a first diffuser and a second diffuser) disposed in the optical path where the first cuvette window and the second cuvette window of the sample receiving chamber of the cuvette are disposed between the pair of diffusers, guiding light from the cuvette module to a spectrometer having a light scattering element that separates the light into a plurality of light beams where each light beam has a different wavelength and convert ... plurality of light beams into an electrical signal, and processing the electrical signal into an output signal usable for displaying and reporting hemoglobin parameter values and/or total bilirubin parameter values of the whole blood sample.

En otro ejemplo del método, la etapa de procesamiento incluye procesar la señal eléctrica a absorbancia espectral y, luego, barrer la absorbancia espectral a valores de parámetros de hemoglobina y/o valores de parámetros de bilirrubina utilizando una función de barrido computacional. In another example of the method, the processing step includes processing the electrical signal to spectral absorbance and then sweeping the spectral absorbance to hemoglobin parameter values and/or bilirubin parameter values using a computational sweep function.

En otro ejemplo más del método, el paso de procesamiento incluye el uso de una función de barrido de proyección ortogonal a estructuras latentes basada en núcleos como función de barrido computacional. In yet another example of the method, the processing step includes using a kernel-based orthogonal projection sweep function to latent structures as the computational sweep function.

En otro ejemplo del método, se divulga un método de medición de parámetros de hemoglobina en una muestra de sangre entera. El método incluye (1) medir y registrar un barrido de intensidad de luz transmitida sobre una pluralidad de longitudes de onda en un intervalo de medida transmitiendo luz a través de un módulo de cubeta que tiene una trayectoria óptica con una longitud de trayectoria óptica conocida a través del mismo donde el módulo de cubeta está lleno de un fluido transparente, (2) medir y registrar un barrido de intensidad de luz transmitida a lo largo de la pluralidad de longitudes de onda del intervalo de medida transmitiendo luz a través de la cubeta por segunda vez teniendo la trayectoria óptica con la longitud de trayectoria óptica conocida a través de la misma donde el módulo de cubeta está lleno con una muestra de sangre entera, en donde cada paso de medición y registro del fluido transparente y de la muestra de sangre entera incluye la difusión y polarización circular de la luz transmitida antes de transmitir la luz transmitida a través del módulo de la cubeta y, a continuación, la difusión de la luz transmitida que emite el módulo de la cubeta antes de determinar una absorbancia espectral, (3) determinar una absorbancia espectral en cada longitud de onda de la pluralidad de longitudes de onda del intervalo de medida en función de una proporción entre el barrido de intensidad de luz transmitida de la muestra de sangre entera y el barrido de intensidad de luz transmitida del fluido transparente utilizando un espectrómetro basado en prismas, y (4) correlacionar la absorbancia en cada longitud de onda de la pluralidad de longitudes de onda del intervalo de medida con los valores de los parámetros de hemoglobina y/o los valores de los parámetros de bilirrubina de la muestra de sangre utilizando una función de barrido computacional. In another example of the method, a method of measuring hemoglobin parameters in a whole blood sample is disclosed. The method includes (1) measuring and recording a scan of transmitted light intensity over a plurality of wavelengths in a measurement range by transmitting light through a cuvette module having an optical path with a known optical path length therethrough where the cuvette module is filled with a transparent fluid, (2) measuring and recording a scan of transmitted light intensity over the plurality of wavelengths of the measurement range by transmitting light through the cuvette a second time by having the optical path with the known optical path length therethrough where the cuvette module is filled with a whole blood sample, wherein each step of measuring and recording the transparent fluid and the whole blood sample includes scattering and circular polarization of the transmitted light prior to transmitting the transmitted light through the cuvette module and then scattering the transmitted light emitted by the cuvette module prior to determining a spectral absorbance, (3) determining a spectral absorbance at each wavelength of the plurality of wavelengths of the measurement range. of measurement based on a ratio of the transmitted light intensity scan of the whole blood sample to the transmitted light intensity scan of the clear fluid using a prism-based spectrometer, and (4) correlating the absorbance at each wavelength of the plurality of wavelengths in the measurement range with the hemoglobin parameter values and/or the bilirubin parameter values of the blood sample using a computational scanning function.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

La figura 1 es una vista en perspectiva simplificada que muestra un subsistema COOx compacto que comprende un conjunto de cubeta reemplazable de acuerdo con una realización de la presente invención. Figure 1 is a simplified perspective view showing a compact COOx subsystem comprising a replaceable cuvette assembly in accordance with one embodiment of the present invention.

La figura 2 es una vista en alzado lateral de una realización del módulo óptico de muestra mostrado en la figura 1. La figura 3 es una vista en perspectiva frontal de una realización de un módulo emisor de luz del módulo óptico de muestra mostrado en la figura 2. Figure 2 is a side elevation view of one embodiment of the sample optical module shown in Figure 1. Figure 3 is a front perspective view of one embodiment of a light emitting module of the sample optical module shown in Figure 2.

La figura 3A es una vista en perspectiva frontal del módulo emisor de luz mostrado en la figura 3 que muestra una pluralidad de componentes ópticos. Figure 3A is a front perspective view of the light emitting module shown in Figure 3 showing a plurality of optical components.

La figura 3B es una vista en alzado lateral ampliada de los componentes ópticos mostrados en la figura 3A. La figura 4 es una vista en perspectiva frontal de una realización de un conjunto de cubeta del módulo óptico de muestra mostrado en la figura 1. Figure 3B is an enlarged side elevation view of the optical components shown in Figure 3A. Figure 4 is a front perspective view of one embodiment of a cuvette assembly of the sample optical module shown in Figure 1.

La figura 5 es una vista en perspectiva trasera del conjunto de cubeta mostrado en la figura 4. Figure 5 is a rear perspective view of the bucket assembly shown in Figure 4.

La figura 6 es una vista en alzado frontal de un módulo de cubeta del conjunto de cubeta que muestra los puertos de entrada y salida de fluido, una cámara de recepción de muestras, una ventana de muestra y un conjunto de chip electrónico. Figure 6 is a front elevation view of a cuvette module of the cuvette assembly showing fluid inlet and outlet ports, a sample receiving chamber, a sample window, and an electronic chip assembly.

La figura 7 es una vista en perspectiva trasera de la cámara de recepción de muestras de la figura 6 que muestra la primera y la segunda ventana de cubeta. Figure 7 is a rear perspective view of the sample receiving chamber of Figure 6 showing the first and second cuvette windows.

La figura 8 es una vista en planta trasera de la cámara de recepción de muestras que muestra el conjunto de chip electrónico dispuesto adyacente a la cámara de recepción de muestras. Figure 8 is a rear plan view of the sample receiving chamber showing the electronic chip assembly disposed adjacent to the sample receiving chamber.

La figura 9 es una vista en perspectiva de una realización de un módulo de luz de calibración del módulo óptico de muestra de la figura 1. Figure 9 is a perspective view of one embodiment of a calibration light module of the sample optical module of Figure 1.

La figura 10 es una vista en sección transversal lateral del módulo de luz de calibración de la figura 8 que muestra una fuente de luz de calibración. Figure 10 is a side cross-sectional view of the calibration light module of Figure 8 showing a calibration light source.

La figura 11 es una vista en planta lateral simplificada de la fuente de luz de calibración del módulo de luz de calibración de la figura 9 que muestra una pluralidad de componentes ópticos. Figure 11 is a simplified side plan view of the calibration light source of the calibration light module of Figure 9 showing a plurality of optical components.

La figura 12 es una vista en perspectiva frontal de una realización del módulo de espectrómetro de la figura 1 con una cubierta retirada que muestra los componentes internos. Figure 12 is a front perspective view of one embodiment of the spectrometer module of Figure 1 with a cover removed showing internal components.

La figura 13 es una vista en perspectiva trasera del módulo de espectrómetro de la figura 12 que muestra una rendija de luz de entrada y un detector de matriz de luz adyacente. Figure 13 is a rear perspective view of the spectrometer module of Figure 12 showing an input light slit and an adjacent light array detector.

La figura 14 es una vista en sección transversal trasera del módulo de espectrómetro de la figura 12 que muestra una única placa de circuito y la ubicación de la rendija de luz de entrada y el detector de matriz de luz. Figure 14 is a rear cross-sectional view of the spectrometer module of Figure 12 showing a single circuit board and the location of the input light slit and the light array detector.

La figura 15 es una vista superior del módulo de espectrómetro de la figura 12 que muestra los componentes ópticos con el trazado de rayos superpuesto. Figure 15 is a top view of the spectrometer module of Figure 12 showing the optical components with the ray trace superimposed.

La figura 16 es un trazado de rayos que muestra la luz de entrada procedente de la rendija de luz de entrada y una pluralidad de haces de luz refractados en el detector de matriz de luz. Figure 16 is a ray trace showing the input light from the input light slit and a plurality of light beams refracted in the light array detector.

La figura 17A es una vista en perspectiva de una realización de un medio de compensación térmica para el módulo de espectrómetro que muestra el aislamiento envuelto alrededor del módulo de espectrómetro. Figure 17A is a perspective view of one embodiment of a thermal compensation means for the spectrometer module showing insulation wrapped around the spectrometer module.

La figura 17B es una vista en perspectiva de otra realización de un medio de compensación térmica para el módulo de espectrómetro que muestra un conjunto de control de temperatura. Figure 17B is a perspective view of another embodiment of a thermal compensation means for the spectrometer module showing a temperature control assembly.

La figura 17C es una vista en sección transversal de una realización de una montura de lente del módulo de espectrómetro de la figura 12 que muestra una montura de lente con compensación de temperatura. Figure 17C is a cross-sectional view of one embodiment of a lens mount of the spectrometer module of Figure 12 showing a temperature compensated lens mount.

La figura 18 es una vista en sección transversal de una realización de una montura de lente del módulo de espectrómetro de la figura 12 que muestra una montura de lente fija. Figure 18 is a cross-sectional view of one embodiment of a lens mount of the spectrometer module of Figure 12 showing a fixed lens mount.

La figura 19 es una ilustración gráfica que muestra los resultados de correlación del subsistema de analizador COOx que comprende un conjunto de cubeta reemplazable de la presente invención para hemoglobina total utilizando una función y un método de barrido K-OPLS. Figure 19 is a graphical illustration showing the correlation results of the COOx analyzer subsystem comprising a replaceable cuvette assembly of the present invention for total hemoglobin using a K-OPLS scanning function and method.

La figura 20 es una ilustración gráfica que muestra los resultados de correlación del subsistema de analizador COOx que comprende un conjunto de cubeta reemplazable de la presente invención para oxihemoglobina utilizando una función y un método de barrido K-OPLS. Figure 20 is a graphical illustration showing the correlation results of the COOx analyzer subsystem comprising a replaceable cuvette assembly of the present invention for oxyhemoglobin using a K-OPLS scanning function and method.

La figura 21 es una ilustración gráfica que muestra los resultados de correlación del subsistema de analizador COOx que comprende un conjunto de cubeta reemplazable de la presente invención para carboxihemoglobina utilizando una función y un método de barrido K-OPLS. Figure 21 is a graphical illustration showing the correlation results of the COOx analyzer subsystem comprising a replaceable cuvette assembly of the present invention for carboxyhemoglobin using a K-OPLS scanning function and method.

La figura 22 es una ilustración gráfica que muestra los resultados de correlación del subsistema de analizador COOx que comprende un conjunto de cubeta reemplazable de la presente invención para deoxihemoglobina utilizando una función y un método de barrido K-OPLS. Figure 22 is a graphical illustration showing the correlation results of the COOx analyzer subsystem comprising a replaceable cuvette assembly of the present invention for deoxyhemoglobin using a K-OPLS scanning function and method.

La figura 23 es una ilustración gráfica que muestra los resultados de correlación del subsistema de analizador COOx que comprende un conjunto de cubeta reemplazable de la presente invención para metahemoglobina utilizando una función y un método de barrido K-OPLS. Figure 23 is a graphical illustration showing the correlation results of the COOx analyzer subsystem comprising a replaceable cuvette assembly of the present invention for methemoglobin using a K-OPLS scanning function and method.

La figura 24 es una ilustración gráfica que muestra los resultados de correlación del subsistema de analizador COOx que comprende un conjunto de cubeta reemplazable de la presente invención para bilirrubina total utilizando una función y un método de barrido K-OPLS. Figure 24 is a graphical illustration showing the correlation results of the COOx analyzer subsystem comprising a replaceable cuvette assembly of the present invention for total bilirubin using a K-OPLS scanning function and method.

Descripción detalladaDetailed description

En las figuras 1-24 se ilustran realizaciones de la presente invención. La figura 1 muestra una realización de un subsistema de analizador COOx 10. El subsistema de analizador COOx 10 incluye al menos un módulo óptico de muestra 20, una fibra óptica 90 y un módulo de espectrómetro 100. El subsistema de analizador COOx 10 puede incluir, opcionalmente, un módulo de procesador 150 o el módulo de procesador 150 puede incluirse, opcionalmente, en un circuito electrónico de un sistema de diagnóstico del que forme parte el subsistema de analizador COOx 10. La línea 5 se incluye para indicar que el módulo de procesador 150 puede o no formar parte del subsistema COOx 10. El módulo de procesador 150 incluye, pero no se limita a un módulo de microprocesador 152 y un módulo de memoria 154. Opcionalmente, el módulo de procesador 150 también puede incluir un módulo de convertidor 156 o el módulo de convertidor 156 puede ser externo al subsistema de analizador COOx 10. El subsistema de analizador COOx 10 se utiliza para medir los parámetros de hemoglobina de la sangre, como la hemoglobina total (tHb), la carboxihemoglobina (COHb), la desoxihemoglobina (HHb), la oxihemoglobina (O2Hb), la metahemoglobina (MetHb) y la hemoglobina fetal (FHb), así como la bilirrubina total (tBil) utilizando absorbancia óptica. Embodiments of the present invention are illustrated in Figures 1-24. 1 shows one embodiment of a COOx analyzer subsystem 10. The COOx analyzer subsystem 10 includes at least one sample optical module 20, an optical fiber 90, and a spectrometer module 100. The COOx analyzer subsystem 10 may optionally include a processor module 150, or the processor module 150 may optionally be included in an electronic circuit of a diagnostic system of which the COOx analyzer subsystem 10 is a part. Line 5 is included to indicate that the processor module 150 may or may not be a part of the COOx analyzer subsystem 10. The processor module 150 includes, but is not limited to, a microprocessor module 152 and a memory module 154. Optionally, the processor module 150 may also include a converter module 156, or the converter module 156 may be external to the COOx analyzer subsystem 10. COOx 10. The COOx 10 analyzer subsystem is used to measure blood hemoglobin parameters such as total hemoglobin (tHb), carboxyhemoglobin (COHb), deoxyhemoglobin (HHb), oxyhemoglobin (O2Hb), methemoglobin (MetHb) and fetal hemoglobin (FHb) as well as total bilirubin (tBil) using optical absorbance.

La figura 2 ilustra el módulo óptico de muestra 20. El módulo óptico de muestra 20 incluye un módulo emisor de luz 22, un conjunto de cubeta 40 y un módulo de luz de calibración 60. Módulo emisor de luz 22, como el término indica, emite un haz de luz visible hacia el conjunto de cubeta 40 que es recibido por el módulo de luz de calibración 60, que luego se transmite al módulo de espectrómetro 100. El haz de luz 12 define una trayectoria óptica 21. Figure 2 illustrates sample optical module 20. Sample optical module 20 includes a light emitting module 22, a cuvette assembly 40, and a calibration light module 60. Light emitting module 22, as the term implies, emits a beam of visible light toward cuvette assembly 40 which is received by calibration light module 60, which is then transmitted to spectrometer module 100. Light beam 12 defines an optical path 21.

Las figuras 3-3A ilustran vistas en perspectiva de la realización del módulo emisor de luz 22 de la figura 2. El módulo emisor de luz 22 incluye un sustrato de módulo emisor de luz 24 que contiene un circuito eléctrico (no mostrado) y un conjunto óptico emisor de luz 25. El conjunto óptico emisor de luz 25 tiene un alojamiento de conjunto óptico 26 con un extremo de conjunto óptico 26a. Un haz de luz visible 28a se emite desde el extremo del conjunto óptico 26a del conjunto óptico emisor de luz 25 cuando el módulo emisor de luz 22 se enciende mediante una señal recibida desde el módulo de procesador 150. La figura 3A ilustra el conjunto óptico emisor de luz 25 con el alojamiento del conjunto óptico 26 desmontada exponiendo una pluralidad de componentes ópticos B contenidos dentro del conjunto emisor de luz 25. 3-3A illustrate perspective views of one embodiment of the light emitting module 22 of FIG. 2. The light emitting module 22 includes a light emitting module substrate 24 containing an electrical circuit (not shown) and a light emitting optical assembly 25. The light emitting optical assembly 25 has an optical assembly housing 26 with an optical assembly end 26a. A visible light beam 28a is emitted from the optical assembly end 26a of the light emitting optical assembly 25 when the light emitting module 22 is turned on by a signal received from the processor module 150. FIG. 3A illustrates the light emitting optical assembly 25 with the optical assembly housing 26 removed exposing a plurality of optical components B contained within the light emitting assembly 25.

Pasando ahora a la figura 3B, se ilustra una vista lateral ampliada de la pluralidad de componentes ópticos B de la figura 3A. En esta realización, los componentes ópticos B incluyen una fuente de luz de diodo emisor de luz (LED) 28, una lente colimadora 30, un primer difusor 32, un polarizador circular 34, una lente de enfoque 36, y una ventana de protección opcional 38. El polarizador circular 34 proporciona una clara ventaja. Esta ventaja proporciona una mayor sensibilidad y precisión del sistema. La hemoglobina tiene características ópticas rotatorias, lo que significa que la sensibilidad a la polarización de un espectrómetro causará un error de absorbancia si se utiliza luz no polarizada circularmente para medir la absorbancia de la hemoglobina. A diferencia de otros estados de polarización de la luz, el estado de polarización de la luz polarizada circularmente no cambia al atravesar la hemoglobina. Por tanto, la respuesta de polarización del espectrómetro es la misma para la luz polarizada circularmente que atraviesa la hemoglobina que para el barrido de referencia tomada con la cubeta llena de un fluido transparente. Turning now to Figure 3B, an enlarged side view of the plurality of optical components B of Figure 3A is illustrated. In this embodiment, the optical components B include a light emitting diode (LED) light source 28, a collimating lens 30, a first diffuser 32, a circular polarizer 34, a focusing lens 36, and an optional protection window 38. The circular polarizer 34 provides a distinct advantage. This advantage provides increased sensitivity and accuracy of the system. Hemoglobin has rotating optical characteristics, meaning that the polarization sensitivity of a spectrometer will cause an absorbance error if non-circularly polarized light is used to measure the absorbance of hemoglobin. Unlike other polarization states of light, the polarization state of circularly polarized light does not change as it passes through hemoglobin. Therefore, the polarization response of the spectrometer is the same for circularly polarized light passing through hemoglobin as for the reference scan taken with the cuvette filled with a transparent fluid.

Las figuras 4 y 5 ilustran vistas en perspectiva frontal y trasera de una realización del conjunto de cubeta 40. El conjunto de cubeta 40 incluye un sustrato de cubeta 41 y un módulo de cubeta 43. El sustrato de cubeta 41 proporciona un soporte para afianzar el conjunto de cubeta 40 dentro del subsistema de analito 10 e incluye una abertura de trayectoria de luz de cubeta 42 que se dispone dentro de la trayectoria óptica 21 y se alinea con el haz de luz emitido desde el módulo emisor de luz 22. El módulo de cubeta 43 incluye una primera porción de cubeta 44 que tiene una cavidad de recepción de muestras 45, un puerto de entrada de muestra 46, un puerto de salida de muestra 47, un conjunto de chip electrónico 48, y una primera ventana de cubeta 49, y una segunda porción de cubeta 50 que tiene una segunda ventana de cubeta 52 (mostrada en la figura 6 y delineada como contorno 53) opuesta y alineada con la primera ventana de cubeta 49 donde la primera y segunda ventanas de cubeta 49, 52 están alineadas y dispersas dentro de trayectoria óptica 21. La primera porción de cubeta 44 y la segunda porción de cubeta 50 están unidas entre sí con o sin una junta dispuesta entre la primera y la segunda porción de cubeta 44, 50. La unión puede conseguirse mediante adhesivos, técnicas ultrasónicas, técnicas basadas en disolventes, etc. Una vez montado y tal como se muestra en la figura 6, la cavidad de recepción de muestras 45 de la primera porción de cubeta 44 forma una cámara de recepción de muestras 54 con la segunda porción de cubeta 50 que se comunica de manera fluida con los puertos de entrada y salida de muestra 46, 47. La distancia entre la primera y la segunda ventana de cubeta 49, 52 de la cámara de recepción de muestras 54 define una longitud de trayectoria óptica de cubeta, que se mide con precisión y se almacena en el chip electrónico 48 para su posterior recuperación mediante el módulo de procesador 150. Una longitud de trayectoria óptica habitual utilizada en esta realización de la presente invención es de 0,0035 pulgadas (0,090 mm). 4 and 5 illustrate front and rear perspective views of one embodiment of the cuvette assembly 40. The cuvette assembly 40 includes a cuvette substrate 41 and a cuvette module 43. The cuvette substrate 41 provides a support for securing the cuvette assembly 40 within the analyte subsystem 10 and includes a cuvette light path opening 42 that is disposed within the optical path 21 and aligned with the light beam emitted from the light emitting module 22. The cuvette module 43 includes a first cuvette portion 44 having a sample receiving cavity 45, a sample inlet port 46, a sample outlet port 47, an electronic chip assembly 48, and a first cuvette window 49, and a second cuvette portion 50 having a second cuvette window 52 (shown in FIG. 6 and outlined as outline 53) opposite and aligned with the first cuvette window 49 where the first and second cuvette windows 49, 52 are aligned and dispersed within optical path 21. The first cuvette portion 44 and the second cuvette portion 50 are bonded together with or without a gasket disposed between the first and second cuvette portions 44, 50. The bonding may be achieved by adhesives, ultrasonic techniques, solvent-based techniques, etc. Once assembled and as shown in Figure 6, the sample receiving cavity 45 of the first cuvette portion 44 forms a sample receiving chamber 54 with the second cuvette portion 50 fluidly communicating with the sample inlet and outlet ports 46, 47. The distance between the first and second cuvette windows 49, 52 of the sample receiving chamber 54 defines a cuvette optical path length, which is accurately measured and stored in the electronic chip 48 for later retrieval by the processor module 150. A typical optical path length used in this embodiment of the present invention is 0.0035 inches (0.090 mm).

Pasando ahora a la figura 7, se ilustra una vista en perspectiva trasera ampliada de la primera y la segunda porción de cubeta 44, 50. Como se muestra, la primera porción de cubeta 44 tiene una cavidad de cámara de muestra 45 con una primera ventana de cubeta 49 y una cavidad de chip electrónico 48a para recibir el conjunto de chip electrónico 48. La segunda porción de cubeta 50 tiene una segunda ventana de cubeta 52 que forma la cámara de recepción de muestras 54 cuando se ensambla junto con la primera porción de cubeta 44. La segunda ventana de cubeta 52, delineada por un contorno 53 en la segunda porción de cubeta 50, es una superficie elevada que forma un sello hermético alrededor de la cavidad de cámara de muestra 45 y la cámara de recepción de muestras 54. Opcionalmente, puede colocarse una junta fina entre la primera y la segunda porción de cubeta 44, 50 para asegurar más fácilmente un cierre hermético. La figura 8 muestra una vista trasera de la primera porción de cubeta 44 con el conjunto de chip electrónico 48 dispuesto dentro de la cavidad de chip electrónico 48a. El conjunto de chip electrónico 48 incluye una placa de circuito de chip 48b y un chip electrónico 48c que almacena el valor de longitud de trayectoria óptica de cubeta para el módulo de cubeta 43 en particular. La primera ventana de cubeta 49 está dispuesta dentro de trayectoria óptica 21 y transmite el haz de luz que pasa a través de la muestra al módulo de luz de calibración 60, que luego pasa el haz de luz al módulo de espectrómetro 100. Turning now to Figure 7, an enlarged rear perspective view of the first and second cuvette portions 44, 50 is illustrated. As shown, the first cuvette portion 44 has a sample chamber cavity 45 with a first cuvette window 49 and an electronic chip cavity 48a for receiving the electronic chip assembly 48. The second cuvette portion 50 has a second cuvette window 52 that forms the sample receiving chamber 54 when assembled together with the first cuvette portion 44. The second cuvette window 52, outlined by an outline 53 on the second cuvette portion 50, is a raised surface that forms a hermetic seal around the sample chamber cavity 45 and the sample receiving chamber 54. Optionally, a thin gasket may be placed between the first and second cuvette portions 44, 50 to more easily ensure a hermetic seal. 8 shows a rear view of the first cuvette portion 44 with the electronic chip assembly 48 disposed within the electronic chip cavity 48a. The electronic chip assembly 48 includes a chip circuit board 48b and an electronic chip 48c that stores the cuvette optical path length value for the particular cuvette module 43. The first cuvette window 49 is disposed within the optical path 21 and transmits the light beam passing through the sample to the calibration light module 60, which then passes the light beam to the spectrometer module 100.

Pasando ahora a la figura 9, se ilustra una realización del módulo luminoso de calibración 60. El módulo luminoso de calibración 60 incluye un alojamiento de módulo de calibración 62, una porción receptora del haz de luz 64, una porción de luz de calibración 70, y una porción de fibra óptica 80 donde se aloja el módulo de calibración 62, la porción receptora del haz de luz 64 y la porción de fibra óptica 80 están alineadas con la trayectoria óptica 21. La porción de luz de calibración 70 está separada y es transversal a la trayectoria óptica 21. Turning now to Figure 9, one embodiment of the calibration light module 60 is illustrated. The calibration light module 60 includes a calibration module housing 62, a light beam receiving portion 64, a calibration light portion 70, and an optical fiber portion 80 wherein the calibration module 62 is received, the light beam receiving portion 64 and the optical fiber portion 80 are aligned with the optical path 21. The calibration light portion 70 is spaced apart from and transverse to the optical path 21.

La figura 10 es una sección transversal, vista en alzado del módulo luminoso de calibración 60. El alojamiento de módulo de calibración 62 incluye un primer conducto tubular 62a entre una abertura de entrada de haz de luz 62b y una abertura de salida de haz de luz 62c, así como un segundo conducto tubular 62d que es transversal y se cruza con el primer conducto tubular 62a en un extremo y tiene una abertura de haz de luz de calibración 62e en un extremo opuesto. Figure 10 is a cross-section, elevation view of calibration light module 60. Calibration module housing 62 includes a first tubular conduit 62a between a light beam input opening 62b and a light beam output opening 62c, as well as a second tubular conduit 62d that is transverse to and intersects first tubular conduit 62a at one end and has a calibration light beam opening 62e at an opposite end.

La porción receptora del haz de luz 64 aloja una lente colimadora 66 que colima el haz de luz 28a recibido a lo largo de la trayectoria óptica 21 desde el módulo de cubeta 43 y dirige el haz de luz 28a hacia el primer conducto tubular 62a. Dispuesto dentro del alojamiento del módulo de calibración 62 se encuentra el conjunto de soporte de divisor de haz 67 que está dispuesto transversalmente a través del primer conducto tubular 62a. El conjunto de soporte de divisor de haz 67 tiene una superficie inclinada hacia arriba 67a orientada hacia la abertura de haz de luz de calibración 62e y la abertura de salida de haz de luz 62c dentro de la trayectoria óptica 21. El conjunto de soporte de divisor de haz 67 soporta un segundo difusor 68 y un divisor de haz 69 (mostrado en la figura 11) que está dispuesto aguas abajo a lo largo de la trayectoria óptica 21 desde el segundo difusor 68 de manera que está colocado para recibir el haz de luz de calibración 72a y dirigirlo a lo largo de la trayectoria óptica 21 y el primer conducto tubular 62a hacia la abertura de salida de haz de luz 62c. The light beam receiving portion 64 houses a collimating lens 66 that collimates the light beam 28a received along the optical path 21 from the cuvette module 43 and directs the light beam 28a into the first tubular conduit 62a. Disposed within the calibration module housing 62 is the beam splitter support assembly 67 which is disposed transversely across the first tubular conduit 62a. The beam splitter support assembly 67 has an upwardly inclined surface 67a facing the calibration light beam aperture 62e and the light beam exit aperture 62c within the optical path 21. The beam splitter support assembly 67 supports a second diffuser 68 and a beam splitter 69 (shown in Figure 11) that is disposed downstream along the optical path 21 from the second diffuser 68 such that it is positioned to receive the calibration light beam 72a and direct it along the optical path 21 and the first tubular conduit 62a toward the light beam exit aperture 62c.

La porción de luz de calibración 70 incluye una fuente de luz de calibración 72 dispuesta adyacente pero espaciada de la trayectoria óptica 21 que es capaz de dirigir un haz de luz de calibración 72a hacia el alojamiento del módulo de calibración 62 a través de una abertura de luz de calibración 62e transversalmente a la trayectoria óptica 21 hacia el conjunto de soporte de divisor de haz 67. Dentro de la porción de luz de calibración 70, hay una lente colimadora 74 que colima el haz de luz de calibración 72a antes de que sea reflejado por el conjunto divisor de haz 67 hacia la abertura de salida de haz de luz 62c. The calibration light portion 70 includes a calibration light source 72 disposed adjacent to but spaced apart from the optical path 21 that is capable of directing a calibration light beam 72a into the calibration module housing 62 through a calibration light aperture 62e transversely to the optical path 21 toward the beam splitter support assembly 67. Within the calibration light portion 70, there is a collimating lens 74 that collimates the calibration light beam 72a before it is reflected by the beam splitter assembly 67 toward the light beam exit aperture 62c.

La porción de fibra óptica 80 está situada dentro de trayectoria óptica 21 en o cerca de la abertura de salida de haz de luz 62c. La porción de fibra óptica 80 incluye una lente de enfoque 82 y un conjunto de conector de fibra óptica 84 que incluye un alojamiento de conector 86 adaptado para recibir un conjunto de fibra óptica 90. La porción de fibra óptica 80 está adaptada para asegurar que el haz de luz 28a esté correctamente enfocado por la lente de enfoque 82 en el conjunto de fibra óptica 90. The optical fiber portion 80 is positioned within the optical path 21 at or near the light beam exit aperture 62c. The optical fiber portion 80 includes a focusing lens 82 and a fiber optic connector assembly 84 including a connector housing 86 adapted to receive an optical fiber assembly 90. The optical fiber portion 80 is adapted to ensure that the light beam 28a is properly focused by the focusing lens 82 onto the optical fiber assembly 90.

La figura 11 es una ilustración simplificada de la figura 10 que muestra la relación posicional de los componentes ópticos 66, 68, 69, 74, 82 y los haces de luz 28a, 72a así como el conjunto de fibra óptica 90. Como se puede observar en la figura 11, el haz de luz 28a es recibido por la lente colimadora 66, transmitido a través del segundo difusor 68 y el divisor de haz 69 a la lente de enfoque 82 y al conjunto de fibra óptica 90. Como se ha analizado anteriormente, la importancia de utilizar un par de difusores (primer difusor 32 y segundo difusor 68) con el módulo de cubeta 43 entre el par de difusores 32, 68 es que la distribución de luz espacial aparecerá igual para el barrido en blanco y el barrido de muestra de sangre entera. El uso de difusores 32, 68 en esta disposición elimina el efecto de error causado por la no uniformidad de la fuente de luz y/o la variación en los cambios de distribución espacial de la luz incidente, incluso si la intensidad global no ha cambiado. Los difusores 32, 68 se eligen de manera que difundan un rayo de luz incidente en el cono de aceptación completo del grupo de componentes ópticos 120 del módulo de espectrómetro 100. De este modo, el rayo atraviesa completamente el campo óptico de medición. Figure 11 is a simplified illustration of Figure 10 showing the positional relationship of optical components 66, 68, 69, 74, 82 and light beams 28a, 72a as well as fiber optic assembly 90. As can be seen in Figure 11, light beam 28a is received by collimating lens 66, transmitted through second diffuser 68 and beam splitter 69 to focusing lens 82 and fiber optic assembly 90. As discussed above, the importance of using a pair of diffusers (first diffuser 32 and second diffuser 68) with cuvette module 43 between the pair of diffusers 32, 68 is that the spatial light distribution will appear the same for the blank scan and the whole blood sample scan. The use of diffusers 32, 68 in this arrangement eliminates the effect of error caused by non-uniformity of the light source and/or variation in spatial distribution changes of the incident light, even if the overall intensity has not changed. The diffusers 32, 68 are chosen so as to spread an incident light ray into the full acceptance cone of the optical component array 120 of the spectrometer module 100. In this way, the ray completely traverses the optical measurement field.

El haz de luz de calibración 72a, cuando se activa, es recibido por la lente colimadora 74, se transmite al divisor de haz 69 y se dirige a la lente de enfoque 82, donde se enfoca en el conjunto de fibra óptica 90. El haz de luz de calibración 72a tiene longitudes de onda de luz específicas utilizadas para calibrar la escala de longitud de onda del módulo de espectrómetro 100. Un ejemplo de una fuente de luz de calibración aceptable 72 es una lámpara de descarga de gas criptón (Kr), que proporciona siete longitudes de onda de línea Kr en nanómetros que cubren el intervalo de 422 a 695 nm. El prisma 131 del componente de dispersión de luz 130 tiene una dispersión no lineal en función de la longitud de onda que requiere una función polinómica u otra de orden superior. La presente divulgación utiliza un polinomio de 5.° orden para las ubicaciones de los píxeles de los picos de línea Kr para proporcionar errores residuales muy por debajo del requisito de precisión de longitud de onda absoluta de /- 0,03 nm. The calibration light beam 72a, when activated, is received by the collimating lens 74, transmitted to the beam splitter 69, and directed to the focusing lens 82 where it is focused onto the optical fiber assembly 90. The calibration light beam 72a has specific wavelengths of light used to calibrate the wavelength scale of the spectrometer module 100. An example of an acceptable calibration light source 72 is a krypton (Kr) gas discharge lamp, which provides seven Kr line wavelengths in nanometers covering the range 422 to 695 nm. The prism 131 of the light dispersing component 130 has a non-linear dispersion as a function of wavelength requiring a polynomial or other higher order function. The present disclosure uses a 5th order polynomial for the Kr line peak pixel locations to provide residual errors well below the absolute wavelength accuracy requirement of ± 0.03 nm.

El conjunto de fibra óptica 90 comprende una fibra óptica 92, un primer conector de fibra óptica 94 y un segundo conector de fibra óptica 96 (mostrado en la figura 12). El primer conector de fibra óptica 94 se afianza a un extremo receptor de luz 92a de la fibra óptica 92 y se conecta directamente y de manera extraíble al alojamiento del conector 86 del conjunto de conector de fibra óptica 84. Una realización de la fibra óptica 92 incluye una fibra de núcleo de sílice de 200 |jm con una apertura numérica (AN) de 0,22. The optical fiber assembly 90 comprises an optical fiber 92, a first optical fiber connector 94, and a second optical fiber connector 96 (shown in Figure 12). The first optical fiber connector 94 is secured to a light receiving end 92a of the optical fiber 92 and is directly and removably connected to the connector housing 86 of the optical fiber connector assembly 84. One embodiment of the optical fiber 92 includes a 200 μm silica core fiber with a numerical aperture (NA) of 0.22.

Pasando ahora a las figuras 12 y 13, se ilustra una realización del módulo de espectrómetro 100. El módulo de espectrómetro 100 incluye un alojamiento espectrómetro 102, una base de espectrómetro 104, una cubierta 106 del espectrómetro (mostrada en la figura 1), un extremo de alojamiento de fibra óptica 108 y un acoplador de salida de señal eléctrica 103. El módulo de espectrómetro 100 tiene unas dimensiones exteriores envolventes de 11 cm x 8 cm x 2 cm y opcionalmente incluye estructuras de compensación térmica que se comentan más adelante. Dentro del alojamiento de espectrómetro 102 están contenidos los componentes esenciales del módulo de espectrómetro 100. Estos componentes incluyen un conjunto de recepción y conversor de luz 110 y un grupo de componentes ópticos 120. El grupo de componentes ópticos 120 incluye un conjunto de lentes acromáticas 121 y un elemento dispersor de luz 130. El elemento dispersor de luz 130 puede ser un prisma 131 o una rejilla 136. El conjunto de fibra óptica 90 se afianza de manera extraíble al extremo de alojamiento de fibra óptica 108 en el puerto de entrada de luz 109, cuyo conjunto de fibra óptica 90 transmite los haces de luz 28a, 72a al módulo de espectrómetro 100. Como se ha mencionado anteriormente, el haz de luz 28a representa la luz transmitida desde el módulo emisor de luz 22 a través del módulo de cubeta 43, mientras que el haz de luz 72a es la luz de calibración transmitida desde el módulo de luz de calibración 60, que se utiliza para calibrar el módulo de espectrómetro 100. Turning now to Figures 12 and 13, one embodiment of the spectrometer module 100 is illustrated. The spectrometer module 100 includes a spectrometer housing 102, a spectrometer base 104, a spectrometer cover 106 (shown in Figure 1), an optical fiber housing end 108, and an electrical signal output coupler 103. The spectrometer module 100 has outer envelope dimensions of 11 cm x 8 cm x 2 cm and optionally includes thermal compensation structures discussed below. Contained within the spectrometer housing 102 are the essential components of the spectrometer module 100. These components include a light receiving and converting assembly 110 and an optical component assembly 120. The optical component assembly 120 includes an achromatic lens assembly 121 and a light dispersing element 130. The light dispersing element 130 may be a prism 131 or a grating 136. The optical fiber assembly 90 is removably secured to the optical fiber housing end 108 at the light input port 109, which optical fiber assembly 90 transmits light beams 28a, 72a to the spectrometer module 100. As mentioned above, light beam 28a represents the light transmitted from the light emitting module 22 through the cuvette module 43, while light beam 72a is the light emitting module 22. calibration light transmitted from the calibration light module 60, which is used to calibrate the spectrometer module 100.

El conjunto de lente acromática 121 incluye una montura de lente 122 y una lente acromática esférica 124. La lente acromática 124 recibe los haces de luz 28a, 72a, según sea el caso, y dirige el haz de luz hacia el elemento de dispersión de luz 130, que en esta realización es el prisma 131. El prisma 131 tiene un revestimiento reflectante 132 en una superficie posterior exterior. El prisma 130 refracta el haz de luz 28a y refleja la luz de vuelta a través de la lente acromática 124. The achromatic lens assembly 121 includes a lens mount 122 and a spherical achromatic lens 124. The achromatic lens 124 receives the light beams 28a, 72a, as the case may be, and directs the light beam toward the light dispersing element 130, which in this embodiment is the prism 131. The prism 131 has a reflective coating 132 on an exterior back surface. The prism 130 refracts the light beam 28a and reflects the light back through the achromatic lens 124.

El conjunto receptor y conversor de luz 110 está montado de manera afianzada adyacente a una superficie interior 108a del extremo de alojamiento de fibra óptica 108. El conjunto receptor y conversor de luz 110 incluye un sustrato de placa de circuito 112 sobre el que está montada una rendija de entrada de luz 114 que está alineada con el extremo emisor de luz 92b (no mostrado) de la fibra óptica 92. Adyacente a la rendija de entrada 114 hay un detector de matriz de luz 116 que recibe la luz refractada del prisma 131. El detector de matriz de luz 116 convierte la luz refractada en una señal eléctrica, que se envía a través del conector de salida 118 al módulo de procesador 150. Disponer la rendija de entrada de luz 114 y el detector de matriz de luz 116 adyacentes entre sí en la placa de circuito 112 tiene varias ventajas. Esta función simplifica enormemente la construcción y mejora la precisión del módulo de espectrómetro 100. Otros espectrómetros colocan estos elementos en planos independientes, donde tienen estructuras de montaje separadas y deben ajustarse de manera independiente. Esta función de montar la rendija de entrada y el detector de matriz de luz adyacentes entre sí en la placa de circuito 112 elimina la necesidad de montar y colocar cada estructura (es decir, la rendija y el detector) por separado. The light receiver and converter assembly 110 is securedly mounted adjacent an interior surface 108a of the optical fiber housing end 108. The light receiver and converter assembly 110 includes a circuit board substrate 112 on which is mounted a light input slit 114 that is aligned with the light emitting end 92b (not shown) of the optical fiber 92. Adjacent to the input slit 114 is a light array detector 116 that receives refracted light from the prism 131. The light array detector 116 converts the refracted light into an electrical signal, which is sent through the output connector 118 to the processor module 150. Arranging the light input slit 114 and the light array detector 116 adjacent to each other on the circuit board 112 has several advantages. This feature greatly simplifies the construction and improves the accuracy of the spectrometer module 100. Other spectrometers place these elements on separate planes, where they have separate mounting structures and must be independently adjusted. This feature of mounting the entrance slit and the light array detector adjacent to each other on the circuit board 112 eliminates the need to mount and position each structure (i.e., slit and detector) separately.

La figura 14 es una vista ampliada del conjunto 110 receptor y conversor de luz. La rendija de entrada de luz 114 es de 15 jm de ancho por 1000 jm de largo que proyecta una imagen de rendija de fibra óptica que es un rectángulo de aproximadamente 15 jm de ancho por 200 jm de alto en el detector de matriz de luz 116 (Hamamatsu S10226-10 es un ejemplo de detector de matriz de luz que se puede utilizar). La rendija de entrada 114 se aplica directamente sobre el mismo sustrato de placa de circuito 112 y muy cerca del detector de matriz de luz 116. El detector de matriz de luz 116 tiene una altura de píxel entre aproximadamente 100 a aproximadamente 150 jm , que permite una imagen uno a uno de la fibra óptica de 200 jm de diámetro en el detector. En esta realización, la rendija de entrada 114 está grabada con láser en una posición precisa con respecto al detector de matriz de luz 116, lo que hace que la alineación sea menos laboriosa. Debido a que la rendija de entrada 114 y el detector de matriz de luz 116 están solo ligeramente desviados del eje relativo al eje central de la lente acromática 124, hay una aberración mínima y es posible obtener una imagen uno a uno en el detector de matriz de luz 116, de modo que no se necesita una lente de enfoque cilíndrica para reducir la imagen de la fibra óptica (fibra de 200 |jm de diámetro) para que coincida con la altura de píxel del detector de matriz de luz 116. 14 is an enlarged view of the light receiver and converter assembly 110. The light entrance slit 114 is 15 µm wide by 1000 µm long which projects a fiber optic slit image that is a rectangle about 15 µm wide by 200 µm high onto the light array detector 116 (Hamamatsu S10226-10 is an example of a light array detector that can be used). The entrance slit 114 is applied directly onto the same circuit board substrate 112 and in close proximity to the light array detector 116. The light array detector 116 has a pixel height between about 100 to about 150 µm, which allows for one-to-one imaging of the 200 µm diameter optical fiber onto the detector. In this embodiment, the entrance slit 114 is laser etched at a precise position relative to the light array detector 116, making alignment less laborious. Because the entrance slit 114 and the light array detector 116 are only slightly offset from the axis relative to the central axis of the achromatic lens 124, there is minimal aberration and one-to-one imaging is possible at the light array detector 116, so that a cylindrical focusing lens is not needed to down-image the optical fiber (200 µm diameter fiber) to match the pixel height of the light array detector 116.

Pasando ahora a la figura 15, hay una vista superior del módulo de espectrómetro 100 de la figura 13. Superpuesto en la figura 15 hay un diagrama de trazado de rayos 140 del haz de luz suministrado al módulo de espectrómetro 100 por la fibra óptica 92. Como se muestra, el haz de luz 28a entra en el módulo de espectrómetro 100 a través de la rendija de entrada 114 hacia la lente acromática 124. La lente acromática 124 se utiliza desviada del eje; es decir, la lente acromática está ligeramente desviada del eje del haz de luz 28a. El haz de luz 28a es transmitido por la lente acromática 124 al prisma 131, donde el haz de luz 28a se refracta en una pluralidad de haces de luz 138a, 138b, 138c de diferentes longitudes de onda, como deberían hacer los prismas. La pluralidad de haces de luz 138a, 138b, 138c son reflejados por el prisma 131 a través de la lente acromática 124. La lente acromática 124 se utiliza desviada del eje para dirigir la pluralidad de haces de luz refractados y reflejados 138a, 138b, 138c desde el prisma 131 al detector de matriz de luz 116. Turning now to Figure 15, there is a top view of the spectrometer module 100 of Figure 13. Superimposed on Figure 15 is a ray trace diagram 140 of the light beam supplied to the spectrometer module 100 by the optical fiber 92. As shown, the light beam 28a enters the spectrometer module 100 through the entrance slit 114 into the achromatic lens 124. The achromatic lens 124 is used off-axis; that is, the achromatic lens is slightly offset from the axis of the light beam 28a. The light beam 28a is transmitted by the achromatic lens 124 to the prism 131, where the light beam 28a is refracted into a plurality of light beams 138a, 138b, 138c of different wavelengths, as prisms should do. The plurality of light beams 138a, 138b, 138c are reflected by the prism 131 through the achromatic lens 124. The achromatic lens 124 is used off-axis to direct the plurality of refracted and reflected light beams 138a, 138b, 138c from the prism 131 to the light array detector 116.

La figura 16 es una vista ampliada del diagrama de trazado de rayos 140. La lente acromática 124 se utiliza desviada del eje respecto al haz de luz entrante 28a. Utilizando la lente acromática 124 desviada del eje junto con el prisma 131 que tiene un revestimiento reflectante 132 en una base del prisma 131, se logra un pacto, simplificado, módulo de espectrómetro de componentes mínimos 100 capaz de ser utilizado para medir parámetros de hemoglobina y/o parámetros de bilirrubina total en sangre entera. Figure 16 is an enlarged view of ray tracing diagram 140. Achromatic lens 124 is used off-axis with respect to the incoming light beam 28a. By utilizing off-axis achromatic lens 124 in conjunction with prism 131 having a reflective coating 132 on a base of prism 131, a compact, simplified, minimal component spectrometer module 100 is achieved capable of being used to measure hemoglobin parameters and/or total bilirubin parameters in whole blood.

Un cambio en la temperatura tiene un mayor efecto sobre el ángulo de refracción del haz cuando se utiliza un prisma en lugar de una rejilla de difracción. Se proporciona un medio de compensación térmica 160 para compensar un desplazamiento térmico en el haz de luz entrante provocado por el elemento dispersor de luz 130. Un cambio de temperatura dentro del módulo de espectrómetro 100 provoca un movimiento inducido térmicamente de la imagen de la rendija de entrada 114 en el detector de matriz de luz 116 causado a su vez por cambios inducidos térmicamente en el índice de refracción del prisma dispersivo 131. La figura 16 muestra la dirección de movimiento de la imagen en el detector de matriz de luz 116 para el cambio térmico del índice de refracción en el prisma 131 con la flecha 400. Si la lente 124 se mueve en la dirección opuesta en el mismo intervalo de temperatura, como indica la flecha 402, la imagen de la rendija se moverá de vuelta a donde debería estar en el detector de matriz de luz 116. Para evitar este desplazamiento, los medios de compensación térmica 160 pueden ser tan sencillos como envolver el módulo de espectrómetro 100 con aislamiento para minimizar el cambio de temperatura dentro del módulo de espectrómetro 100 a partir de un cambio de temperatura que se produzca fuera del módulo de espectrómetro 100 o para colocar el módulo de espectrómetro 100 dentro de un espacio de temperatura controlada. Otro medio es incluir un conjunto controlador de temperatura 170 que incluya al menos un calentador de cinta 172 unido a una superficie interior o exterior del alojamiento de espectrómetro 102 y un sensor de temperatura 174, como un termopar o un termistor, para medir la temperatura del alojamiento de espectrómetro y un circuito calentador para mantener una temperatura constante predefinida. Las figuras 17A y 17B ilustran estas posibilidades. A change in temperature has a greater effect on the angle of refraction of the beam when a prism is used rather than a diffraction grating. A thermal compensation means 160 is provided to compensate for a thermal shift in the incoming light beam caused by the light dispersing element 130. A temperature change within the spectrometer module 100 causes a thermally induced movement of the image of the entrance slit 114 in the light array detector 116 caused in turn by thermally induced changes in the refractive index of the dispersive prism 131. Figure 16 shows the direction of movement of the image in the light array detector 116 for the thermal change in refractive index in the prism 131 with arrow 400. If the lens 124 is moved in the opposite direction over the same temperature range, as indicated by arrow 402, the image of the slit will move back to where it should be in the light array detector 116. To prevent this shift, the thermal compensation means 160 may be as simple as wrapping the module in a plastic bag. 17A and 17B illustrate these possibilities.

En una realización que se muestra en la figura 17C, la montura de lente acromática 122 es una montura de lente de compensación térmica. La montura de lente termocompensadora 122 tiene un extremo de montura fijo 122a y un extremo de montura no fijo 122b. El extremo de montaje fijo 122a está afianzado de manera fija a la base de espectrómetro 104 o a una placa base 104a que está unida de manera afianzada a la base de espectrómetro 104. El extremo de montura no fijo 122b suele tener un elemento de sujeción 126 que se extiende a través de una ranura de montura de lente 122c de la montura de lente 122 y hacia el interior de la base de espectrómetro 104 o la placa base 104a. Entre una cabeza 126a del elemento de sujeción 126 y la montura de lente 122 hay un resorte de retención 128. Hay suficiente espacio entre la ranura de montura de lente 122c y el elemento de sujeción 126 para permitir la dilatación/contracción de la montura de lente 122 provocada por un cambio de temperatura. El coeficiente de dilatación de la montura de lente 122 es mayor que el coeficiente de dilatación de la base de espectrómetro 104 y/o la placa base 104a, de modo que el extremo de montura no fijo 122b permite la dilatación y contracción térmica de la montura de lente de compensación térmica 122 en una dirección indicada por la flecha 500, que es lineal y transversal al haz de luz procedente de la rendija de entrada 114. Esta estructura permite que la lente acromática 124 se deslice con respecto a otros componentes montados en la placa base 104a y/o en la base de espectrómetro 104. La montura de lente termocompensada 122 garantiza que la pluralidad de haces de luz 138a, 138b, 138c siempre incidirán con suficiente intensidad sobre el detector de matriz de luz 116 sin afectar a la señal eléctrica generada por el detector de matriz de luz 116 a pesar de un cambio de temperatura dentro del alojamiento de espectrómetro 102. Uno de estos materiales que cumple el requisito de que la montura de lente 122 tenga un coeficiente de dilatación mayor que la base de espectrómetro 104 y/o la placa base 104a (según sea el caso) es un plástico que es una resina de éter de polifenileno (PPE) modificado que consiste en mezclas amorfas de resina de éter de polifenileno (PPE) de óxido de polifenileno (PPO) y poliestireno que se vende bajo la marca comercial NORYL®. In one embodiment shown in Figure 17C, the achromatic lens mount 122 is a thermally compensating lens mount. The thermally compensating lens mount 122 has a fixed mounting end 122a and a non-fixed mounting end 122b. The fixed mounting end 122a is fixedly secured to the spectrometer base 104 or to a base plate 104a that is securely attached to the spectrometer base 104. The non-fixed mounting end 122b typically has a clamping element 126 that extends through a lens mounting slot 122c of the lens mount 122 and into the spectrometer base 104 or the base plate 104a. Between a head 126a of the clamping member 126 and the lens mount 122 there is a retaining spring 128. There is sufficient space between the lens mount slot 122c and the clamping member 126 to allow for expansion/contraction of the lens mount 122 caused by a temperature change. The coefficient of expansion of the lens mount 122 is greater than the coefficient of expansion of the spectrometer base 104 and/or the base plate 104a, so that the non-fixed mount end 122b allows thermal expansion and contraction of the thermally compensated lens mount 122 in a direction indicated by arrow 500, which is linear and transverse to the light beam from the entrance slit 114. This structure allows the achromatic lens 124 to slide relative to other components mounted on the base plate 104a and/or the spectrometer base 104. The thermally compensated lens mount 122 ensures that the plurality of light beams 138a, 138b, 138c will always strike the light array detector 116 with sufficient intensity without affecting the electrical signal generated by the light array detector 116 despite a change in the direction of the light array detector 116. temperature within the spectrometer housing 102. One such material that meets the requirement that the lens mount 122 have a greater coefficient of expansion than the spectrometer base 104 and/or base plate 104a (as the case may be) is a plastic that is a modified polyphenylene ether (PPE) resin consisting of amorphous mixtures of polyphenylene ether (PPE) resin, polyphenylene oxide (PPO), and polystyrene that is sold under the trademark NORYL®.

La figura 18 ilustra una realización alternativa de la montura de lente 122. En esta realización, la montura de lente 122 tiene dos extremos de montura fijos 122a, donde cada extremo 122a está afianzado a la placa base 104a y/o la base de espectrómetro 104 mediante el elemento de sujeción 126. Debido a que ambos extremos 122a de la montura de lente 122 son fijos, cualquier cambio de temperatura dentro del módulo de espectrómetro 100 afectará al ángulo de la pluralidad de haces de luz 138a, 138b, 138c y donde inciden en el detector de matriz de luz 116. Como se ha indicado anteriormente en relación con la imagen de hendidura y la longitud del detector de matriz de luz 116, un cambio de temperatura superior a 0,5 °C hará que la intensidad de uno de los haces de luz no incida completamente en el detector de la red de luces, provocando así una lectura inexacta. Para anular este efecto potencial, el módulo de espectrómetro 100 está equipado con un conjunto controlador de temperatura (no mostrado) para que el prisma 131 y el conjunto de lentes acromáticas 121 permanezcan a una temperatura constante. Aunque existen varios métodos para mantener el interior del módulo de espectrómetro 100 a una temperatura constante, un ejemplo de tal conjunto controlador de temperatura para lograr esto es un calentador de cinta con un termistor (no mostrado) unido adhesivamente al interior 0 exterior del módulo de espectrómetro 100, estando tal calentador de cinta controlado por un circuito de regulación electrónico (no mostrado). Opcionalmente, el módulo de espectrómetro 100 también puede estar aislado por dentro o por fuera, o por ambos, para mantener más fácilmente una temperatura determinada y proteger contra los cambios de temperatura en las proximidades que rodean al módulo de espectrómetro 100. Otros mecanismos incluyen la colocación del módulo de espectrómetro 100 dentro de un entorno de temperatura controlada. 18 illustrates an alternative embodiment of the lens mount 122. In this embodiment, the lens mount 122 has two fixed mount ends 122a, where each end 122a is secured to the base plate 104a and/or the spectrometer base 104 by the clamping element 126. Because both ends 122a of the lens mount 122 are fixed, any temperature change within the spectrometer module 100 will affect the angle of the plurality of light beams 138a, 138b, 138c and where they strike the light array detector 116. As noted above in connection with the slit image and the length of the light array detector 116, a temperature change greater than 0.5°C will cause the intensity of one of the light beams to not fully strike the light array detector, thereby causing a low reading. inaccurate. To negate this potential effect, the spectrometer module 100 is equipped with a temperature controller assembly (not shown) so that the prism 131 and achromatic lens assembly 121 remain at a constant temperature. Although there are various methods for maintaining the interior of the spectrometer module 100 at a constant temperature, one example of such a temperature controller assembly to accomplish this is a ribbon heater with a thermistor (not shown) adhesively attached to the interior or exterior of the spectrometer module 100, such ribbon heater being controlled by an electronic regulating circuit (not shown). Optionally, the spectrometer module 100 may also be insulated inside or out, or both, to more easily maintain a given temperature and protect against temperature changes in the vicinity surrounding the spectrometer module 100. Other mechanisms include placing the spectrometer module 100 within a temperature controlled environment.

Datos de aprendizaje: Learning data:

Se desarrolló un conjunto de datos de aproximadamente 180 muestras de sangre de aproximadamente 15 individuos diferentes. Las muestras de sangre se manipularon utilizando nitrito sódico para elevar los valores de MetHb y utilizando gas CO para elevar los valores de COHb. Se extrajo plasma de las muestras o se añadió a las mismas para modificar el nivel de tHb. Para variar el nivel de tBil, se añadió una solución de bilirrubina. Se utilizó un tonómetro para manipular el nivel de oxígeno. Las muestras de sangre se manipularon para cubrir una amplia gama de valores de analitos. A continuación, las muestras de sangre se midieron en un analizador pHOx Ultra de lisis de referencia equipado con analizador COOx y software de análisis. Los espectros de sangre entera se recogieron en un analizador pHOx Ultra equipado con la óptica de recogida de alto ángulo y otras modificaciones de la presente invención, como se ha descrito anteriormente, con la línea de suministro de lisado completamente desconectada y las muestras de sangre entera pasando directamente al conjunto de cubeta 40 sin lisado ni ninguna otra dilución. Ambos analizadores estaban equipados con ventanas Zeonex en las cubetas respectivas. Este conjunto de datos se ha convertido en un archivo de matriz de celdas de Matlab para su uso con conjuntos de instrucciones de Matlab. A dataset of approximately 180 blood samples from approximately 15 different individuals was developed. Blood samples were manipulated using sodium nitrite to elevate MetHb values and using CO gas to elevate COHb values. Plasma was extracted from or added to the samples to modify the tHb level. To vary the tBil level, a bilirubin solution was added. A tonometer was used to manipulate the oxygen level. Blood samples were manipulated to cover a wide range of analyte values. Blood samples were then measured on a reference lysis pHOx Ultra analyzer equipped with COOx analyzer and analysis software. Whole blood spectra were collected on a pHOx Ultra analyzer equipped with the high angle collection optics and other modifications of the present invention as described above, with the lysate supply line completely disconnected and whole blood samples passed directly into cuvette assembly 40 without lysate or any further dilution. Both analyzers were equipped with Zeonex windows in the respective cuvettes. This data set has been converted to a Matlab cell array file for use with Matlab instruction sets.

Modelo de predicción: Prediction model:

La siguiente etapa del cálculo es crear un modelo de predicción. Se desarrollaron tres modelos para el análisis: uno para los parámetros COOx tHb y COHb, una segunda para HHb y MetHb, y una tercera para tBil. La cantidad de O2Hb se determinó restando la de COHb, HHb, y MetHb del 100 %. La matriz de datos X se construyó a partir de términos creados a partir de la absorbancia medida en las longitudes de onda comprendidas entre 462-650 nm, espaciado de 1 nm. El modelo tBil se desarrolló utilizando el mismo conjunto de datos que el modelo COOx, excepto que las muestras con valores de MetHb superiores o iguales al 20 % se dejaron fuera del modelo. Para cada modelo, se asignaron cinco valores predictivos Y (O2Hb, HHb, COHb, MetHb, tBil) con tHb determinada sumando los resultados para O2Hb, HHb, COHb, y MetHb. El número de valores ortogonales Y necesarios se determinó mediante la optimización manual del residuo de correlación de las predicciones sanguíneas de la función de barrido con los valores del analizador de referencia. The next stage of the calculation is to create a prediction model. Three models were developed for the analysis: one for the COOx parameters tHb and COHb, a second for HHb and MetHb, and a third for tBil. The amount of O2Hb was determined by subtracting that of COHb, HHb, and MetHb from 100%. The data matrix X was constructed from terms created from the absorbance measured at wavelengths between 462-650 nm, 1 nm spacing. The tBil model was developed using the same data set as the COOx model, except that samples with MetHb values greater than or equal to 20% were left out of the model. For each model, five predictive Y values (O2Hb, HHb, COHb, MetHb, tBil) were assigned with tHb determined by summing the results for O2Hb, HHb, COHb, and MetHb. The number of orthogonal Y values required was determined by manually optimizing the correlation residual of the blood predictions from the sweep function with the reference analyzer values.

Utilización de un conjunto de datos de calibración inicial, la secuencia de calibración de un algoritmo de aprendizaje automático establece una relación entre una matriz de características conocidas de la muestra (la matriz Y) y una matriz de valores medidos de absorbancia a varias longitudes de onda y potencialmente otros valores medidos basados en la absorbancia frente a la longitud de onda (la matriz X). Una vez establecida esta relación, es utilizado por el analizador para predecir los valores Y desconocidos a partir de nuevas mediciones de X en muestras de sangre entera. Using an initial calibration data set, the calibration sequence of a machine learning algorithm establishes a relationship between a matrix of known sample characteristics (the Y matrix) and a matrix of measured absorbance values at various wavelengths and potentially other measured values based on absorbance versus wavelength (the X matrix). Once this relationship is established, it is used by the analyzer to predict unknown Y values from new X measurements on whole blood samples.

En el cuadro 1 se resumen los ajustes y las entradas utilizados para los modelos optimizados. Los datos X consisten en la absorbancia y otros términos basados en la absorbancia frente a la longitud de onda. En el proceso de optimización del modelo, se añadieron las derivadas de absorbancia frente a la longitud de onda. Los modelos para los analitos más sensibles a los efectos no lineales de la dispersión se construyeron con términos de raíz cuadrada de la absorbancia y su derivada. El modelo para los analitos más afectados por la dispersión tenía un término de corrección proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda. La fila del vector X tiene un valor para cada longitud de onda para cada uno de los tres términos basados en la absorbanciaf, g y hque se muestran en la tabla para cada modelo. The fits and inputs used for the optimized models are summarized in Table 1. The X data consist of absorbance and other absorbance-versus-wavelength-based terms. In the process of model optimization, absorbance-versus-wavelength derivatives were added. Models for analytes most sensitive to nonlinear scattering effects were built with square root terms of absorbance and its derivative. The model for analytes most affected by scattering had a correction term proportional to the fourth power of the wavelength. The X vector row has a value for each wavelength for each of the three absorbance-based terms f, g, and h shown in the table for each model.

�� La matriz Y del conjunto de calibración se construye de la siguiente manera a partir de los valores conocidos del conjunto de muestras de calibración de n muestras de sangre lisadas: �� The calibration set matrix Y is constructed as follows from the known values of the calibration sample set of n lysed blood samples:

donde where

tHb es el valor de hemoglobina total de la muestra de sangre lisada, tHb is the total hemoglobin value of the lysed blood sample,

COHb es el valor de carboxihemoglobina de la muestra de sangre lisada, COHb is the carboxyhemoglobin value of the lysed blood sample,

HHb es el valor de desoxihemoglobina de la muestra de sangre lisada, HHb is the deoxyhemoglobin value of the lysed blood sample,

MetHb es el valor de metahemoglobina de la muestra de sangre lisada y MetHb is the methemoglobin value of the lysed blood sample and

tBil es el valor de bilirrubina total de la muestra de sangre lisada. tBil is the total bilirubin value of the lysed blood sample.

La matriz X se estructura de la siguiente manera: The matrix X is structured as follows:

donde:f, g, hson las funciones basadas en la absorbancia que figuran en la tabla 1 en función de la longitud de onda, respectivamente. where: f, g, h are the absorbance-based functions listed in Table 1 as a function of wavelength, respectively.

La matrizXincluye las contribuciones de la absorbancia en las diversas longitudes de onda. La divulgación incluye opcionalmente la adición de otras mediciones al cálculo para reducir los efectos interferentes. The matrixX includes the absorbance contributions at the various wavelengths. The disclosure optionally includes the addition of other measurements to the calculation to reduce interfering effects.

Una vez formadas estas matrices, se utilizan como conjunto de calibración y la función de asignación se calcula de acuerdo con los procedimientos propios del algoritmo de aprendizaje automático elegido. Once these matrices are formed, they are used as a calibration set and the assignment function is calculated according to the procedures of the chosen machine learning algorithm.

Como se ha descrito previamente, mínimos cuadrados parciales convencionales, regresión lineal, álgebra lineal, redes neuronales, splines de regresión adaptativa multivariante, proyección a estructuras latentes, proyección ortogonal basada en núcleos a estructuras latentes, u otra matemática de aprendizaje automático se utiliza con los resultados obtenidos del conjunto de datos de calibración para determinar la relación empírica (o función de barrido) entre los valores de absorbancia y los parámetros de hemoglobina. Habitualmente, se utiliza un paquete matemático para generar los resultados, donde el paquete generalmente tiene opciones para seleccionar una de las matemáticas de aprendizaje automático conocidas por los expertos en la materia. Existen diversos paquetes matemáticos e incluyen, pero sin limitación, Matlab de MatWorks de Natick, MA, "R" de R Project for Statistical Computing disponible en Internet en www.r-project.org, Python de la Python Software Foundation y disponible en Internet en www.python.org en combinación con el software de minería de datos Orange de Orange Bioinformatics disponible en Internet en orange.biolab.si, por nombrar unos pocos. As previously described, conventional partial least squares, linear regression, linear algebra, neural networks, multivariate adaptive regression splines, projection to latent structures, kernel-based orthogonal projection to latent structures, or other machine learning mathematics is used with the results obtained from the calibration data set to determine the empirical relationship (or sweep function) between absorbance values and hemoglobin parameters. Typically, a mathematics package is used to generate the results, where the package usually has options to select one of the machine learning mathematics known to those skilled in the art. A variety of mathematics packages exist and include, but are not limited to, Matlab from MatWorks of Natick, MA, "R" from the R Project for Statistical Computing available on the Internet at www.r-project.org, Python from the Python Software Foundation and available on the Internet at www.python.org in combination with Orange data mining software from Orange Bioinformatics available on the Internet at orange.biolab.si, to name a few.

Se demostrará que el método de proyección ortogonal basada en núcleos a estructuras latentes (KOPLS) puede utilizarse como un tipo de algoritmo de aprendizaje automático para generar la función de asignación. La mejor manera de explicar y describir el KOPLS es consultar las siguientes referencias: Johan Trygg y Svante Wold, "Orthogonal projections to latent structures (O-PLS)", J. Chemometrics 2002; 16: 119-128; Mattias Rantalainenet al."Kernel-based orthogonal projections to latent structures (K-OPLS)", J. Chemometrics 2007; 21: 376-385; y Max Bylesjoet al."K-OPLS package: Kernel-based orthogonal projections to latent structures for prediction and interpretation in feature space", BMC Bioinformatics 2008, 9:106. Las matemáticas basadas en núcleos son útiles para tratar el comportamiento no lineal de los sistemas utilizando una función de núcleo para asignar los datos originales a un espacio de orden superior. Aunque se puede utilizar cualquiera de las matemáticas de aprendizaje automático descritas anteriormente, KOPLS tiene una ventaja adicional sobre otros cálculos como, por ejemplo, mínimos cuadrados parciales convencionales porque no solo puede establecer una relación entre las variaciones cuantificadas y los valores de los analitos que deben determinarse, sino que también puede eliminar la variación no cuantificada pero siempre presente en los datos originales. Estas variaciones no cuantificadas pueden deberse a efectos del analizador y/o de la sangre, como pérdidas por dispersión y otros fenómenos de interferencia que no se miden explícitamente. Al extraer de los datos estas variaciones no cuantificadas, el método deja en los datos la información utilizada para predecir los valores medidos. It will be demonstrated that the kernel-based orthogonal projections to latent structures (KOPLS) method can be used as a kind of machine learning algorithm to generate the assignment function. KOPLS is best explained and described by the following references: Johan Trygg and Svante Wold, "Orthogonal projections to latent structures (O-PLS)", J. Chemometrics 2002; 16: 119-128; Mattias Rantalaine et al. "Kernel-based orthogonal projections to latent structures (K-OPLS)", J. Chemometrics 2007; 21: 376-385; and Max Bylesjoet al. "K-OPLS package: Kernel-based orthogonal projections to latent structures for prediction and interpretation in feature space", BMC Bioinformatics 2008, 9:106. Kernel-based mathematics is useful for dealing with nonlinear behavior of systems by using a kernel function to map the original data to a higher-order space. While any of the machine learning mathematics described above can be used, KOPLS has an additional advantage over other calculations such as conventional partial least squares because it can not only establish a relationship between the quantified variations and the analyte values to be determined, but it can also remove the unquantified variation that is always present in the original data. These unquantified variations may be due to analyzer and/or blood effects such as scattering losses and other interference phenomena that are not explicitly measured. By extracting these unquantified variations from the data, the method leaves in the data the information used to predict the measured values.

Utilizando un conjunto de datos de entrenamiento inicial, el modelo KOPLS establece una relación (función de barrido) entre la matriz de características conocidas de la muestra (la matriz H) y una matriz de valores medidos de absorbancia a varias longitudes de onda y potencialmente otros valores medidos basados en la absorbancia frente a la longitud de onda (la matriz X), tal como se procesan a través de una función de núcleo especificada por el método KOPLS. Una vez establecidos los coeficientes KOPLS de esta relación, son utilizados con la función de núcleo por el analizador para predecir los valores desconocidos de los parámetros de hemoglobina a partir de nuevas mediciones de absorbancia en las muestras. Using an initial training data set, the KOPLS model establishes a relationship (sweep function) between the known feature matrix of the sample (the H matrix) and a matrix of measured absorbance values at various wavelengths and potentially other measured values based on absorbance versus wavelength (the X matrix), as processed through a kernel function specified by the KOPLS method. Once the KOPLS coefficients of this relationship are established, they are used with the kernel function by the analyzer to predict unknown values of hemoglobin parameters from new absorbance measurements on the samples.

La función de núcleo utilizada en este ejemplo es una función de núcleo lineal sencilla descrita en la referencia Mattias Rantalainenet al.mencionada anteriormente y representada por la siguiente ecuación: The kernel function used in this example is a simple linear kernel function described in the reference Mattias Rantalainenet et al. mentioned above and represented by the following equation:

donde la matriz de valores medidos X se introduce en la función de núcleo y se somete a un procesamiento posterior como se especifica en las referencias KOPLS citadas anteriormente para crear los coeficientes de entrenamiento KOPLS. where the matrix of measured values X is fed into the kernel function and subjected to further processing as specified in the KOPLS references cited above to create the KOPLS training coefficients.

Una vez que el conjunto de coeficientes de entrenamiento, o función de barrido, se establece, se utiliza para predecir los valores de los parámetros hemoglobina y/o bilirrubina total de una muestra de sangre a partir de mediciones futuras. Se crea una matriz X de una sola fila a partir de las nuevas mediciones, el valor de esta matriz X de una sola fila se hace entonces pasar por las funciones de núcleo y barrido para producir los valores de los parámetros de hemoglobina y/o los valores de los parámetros de bilirrubina total de acuerdo con los procedimientos necesarios para la función de barrido utilizada de acuerdo con los procedimientos KOPLS descritos en detalle en las referencias KOPLS divulgadas anteriormente. Once the set of training coefficients, or sweep function, is established, it is used to predict the hemoglobin and/or total bilirubin parameter values of a blood sample from future measurements. A single-row matrix X is created from the new measurements, the value of this single-row matrix X is then passed through the kernel and sweep functions to produce the hemoglobin parameter values and/or the total bilirubin parameter values according to the procedures required for the sweep function used in accordance with the KOPLS procedures described in detail in the previously disclosed KOPLS references.

Los datos recogidos de las muestras de sangre descritas anteriormente se sometieron al método KOPLS en un proceso de validación cruzada. La validación cruzada es un proceso que consiste en utilizar un conjunto de datos para poner a prueba un método. Se reservan varias filas de datos y el resto se utiliza para crear una función de asignación. A continuación, los valores retirados se utilizan como "nuevas" mediciones y se calculan sus valores de matriz Y. Este proceso se repite apartando otros valores medidos y calculando otra función de asignación. Trazando los valores conocidos de los datos sanguíneos frente a los calculados, la eficacia del método puede comprobarse inspeccionando la parcela. The data collected from the blood samples described above were subjected to the KOPLS method in a cross-validation process. Cross-validation is a process of using a data set to test a method. Several rows of data are held out and the remainder is used to create an assignment function. The removed values are then used as "new" measurements and their Y matrix values are calculated. This process is repeated by setting aside other measured values and calculating another assignment function. By plotting the known values of the blood data against the calculated ones, the effectiveness of the method can be checked by inspecting the plot.

Pasando ahora a las figuras 18-23, se ilustran los gráficos de los resultados de la correlación que comparan los distintos parámetros de hemoglobina de la sangre lisada con la sangre entera mediante el método KOPLS. Las muestras de sangre se manipularon para cubrir una amplia gama de valores de analitos. Para poner a prueba los datos, se utilizó la técnica de validación cruzada de n particiones utilizando 60 particiones. En esta técnica, el conjunto de datos se divide en n=60 conjuntos independientes y el modelo se elabora a partir de n-1 de los conjuntos, prediciéndose el conjunto restante utilizando el modelo. El proceso se repite 60 veces para cada grupo. De este modo, cada punto de datos se predice utilizando un modelo elaborado a partir de la mayoría de los demás puntos de datos, sin incluirse en el modelo. Moving on to Figures 18-23, the graphs of the correlation results comparing the various hemoglobin parameters of lysed blood with whole blood using the KOPLS method are illustrated. The blood samples were manipulated to cover a wide range of analyte values. To test the data, the n-fold cross-validation technique was used using 60 partitions. In this technique, the data set is divided into n=60 independent sets and the model is built from n-1 of the sets, with the remaining set being predicted using the model. The process is repeated 60 times for each group. Thus, each data point is predicted using a model built from most of the other data points, without being included in the model.

La figura 19 muestra los resultados de correlación para tHb utilizando el método K-OPLS. El eje horizontal tiene unidades que representan la hemoglobina total en gramos por decilitro de sangre lisada. El eje vertical tiene unidades que representan la hemoglobina total en gramos por decilitro de sangre entera. Como se puede observar a partir del diagrama, el método de determinación de tHb de una muestra de sangre entera tiene una correlación superior al 99 %. Figure 19 shows the correlation results for tHb using the K-OPLS method. The horizontal axis has units representing total hemoglobin in grams per deciliter of lysed blood. The vertical axis has units representing total hemoglobin in grams per deciliter of whole blood. As can be seen from the diagram, the method of determining tHb from a whole blood sample has a correlation greater than 99%.

La figura 20 muestra los resultados de correlación para O2Hb utilizando el método K-OPLS. El eje horizontal tiene unidades que representan el porcentaje de oxihemoglobina de la sangre lisada. El eje vertical tiene una unidad que representa el porcentaje de oxihemoglobina de la sangre entera. Como se ve en la trama, el método de determinación de O2Hb de una muestra de sangre entera tiene una correlación superior al 99 %. Figure 20 shows the correlation results for O2Hb using the K-OPLS method. The horizontal axis has units representing the percentage of oxyhemoglobin in lysed blood. The vertical axis has a unit representing the percentage of oxyhemoglobin in whole blood. As seen in the plot, the method of determining O2Hb from a whole blood sample has a correlation greater than 99%.

La figura 21 muestra los resultados de correlación para carboxihemoglobina utilizando el método K-OPLS. El eje horizontal tiene unidades que representan el porcentaje de carboxihemoglobina de la sangre lisada. El eje vertical tiene la unidad que representa el porcentaje de carboxihemoglobina de la sangre entera. Como se ve en la trama, el método de determinación de COHb de una muestra de sangre entera tiene una correlación superior al 99 %. Figure 21 shows the correlation results for carboxyhemoglobin using the K-OPLS method. The horizontal axis has units representing the percentage of carboxyhemoglobin in lysed blood. The vertical axis has the unit representing the percentage of carboxyhemoglobin in whole blood. As seen in the plot, the method of determining COHb from a whole blood sample has a correlation greater than 99%.

La figura 22 muestra los resultados de correlación para deoxihemoglobina utilizando el método K-OPLS. El eje horizontal tiene unidades que representan el porcentaje de desoxihemoglobina de la sangre lisada. El eje vertical tiene una unidad que representa el porcentaje de desoxihemoglobina de la sangre entera. Como se ve en la trama, el método de determinación de HHb de una muestra de sangre entera tiene una correlación superior al 99 %. Figure 22 shows the correlation results for deoxyhemoglobin using the K-OPLS method. The horizontal axis has units representing the percentage of deoxyhemoglobin in lysed blood. The vertical axis has a unit representing the percentage of deoxyhemoglobin in whole blood. As seen in the plot, the method of determining HHb from a whole blood sample has a correlation greater than 99%.

La figura 23 muestra los resultados de correlación para metahemoglobina utilizando el método K-OPLS. El eje horizontal tiene unidades que representan el porcentaje de metahemoglobina de la sangre lisada. El eje vertical tiene la unidad que representa el porcentaje de metahemoglobina de la sangre entera. Como se ve en la trama, el método de determinación de MetHb de una muestra de sangre entera tiene una correlación superior al 99 %. Figure 23 shows the correlation results for methemoglobin using the K-OPLS method. The horizontal axis has units representing the percentage of methemoglobin in lysed blood. The vertical axis has the unit representing the percentage of methemoglobin in whole blood. As seen in the plot, the method of determining MetHb from a whole blood sample has a correlation greater than 99%.

La figura 24 muestra los resultados de correlación para tBil utilizando el método K-OPLS. El eje horizontal tiene unidades que representan la bilirrubina total en miligramos por decilitro de sangre lisada. El eje vertical tiene unidades que representan la bilirrubina total en miligramos por decilitro de sangre entera. Como se puede observar a partir del diagrama, el método de determinación de tBil de una muestra de sangre entera tiene una correlación superior al 99 %. Figure 24 shows the correlation results for tBil using the K-OPLS method. The horizontal axis has units representing total bilirubin in milligrams per deciliter of lysed blood. The vertical axis has units representing total bilirubin in milligrams per deciliter of whole blood. As can be seen from the diagram, the method of determining tBil from a whole blood sample has a correlation greater than 99%.

A continuación, se describirá un método para realizar una medición de sangre entera utilizando el subsistema de analizador COOx 10 de la presente invención. Un barrido de absorbancia se mide registrando primero un barrido de intensidad de luz transmitida con el módulo de cubeta 43 lleno de un fluido transparente como agua o solución de lavado del analizador, también conocido como barrido "en blanco". A continuación, se registra una barrido de intensidad de luz transmitida con el módulo de cubeta 43 lleno de la muestra de sangre entera. Después de las correcciones para la respuesta oscura del espectrómetro y la linealidad del detector, la absorbancia espectral es el negativo del logaritmo de base diez de la proporción entre el barrido de sangre entera y el barrido de fluido transparente calculada en cada longitud de onda del intervalo de medida. Next, a method for performing a whole blood measurement using the COOx analyzer subsystem 10 of the present invention will be described. An absorbance scan is measured by first recording a transmitted light intensity scan with the cuvette module 43 filled with a clear fluid such as water or analyzer wash solution, also known as a "blank" scan. Next, a transmitted light intensity scan is recorded with the cuvette module 43 filled with the whole blood sample. After corrections for spectrometer dark response and detector linearity, the spectral absorbance is the negative of the base ten logarithm of the ratio of the whole blood scan to the clear fluid scan calculated at each wavelength in the measurement range.

Más específicamente, en las figuras 1-18, se muestra una representación de los componentes de un subsistema de analizador COOx. Esta realización del subsistema mide la absorbancia óptica de los líquidos introducidos en el módulo de cubeta 43. La luz utilizada para realizar la medición de la absorbancia procede de la fuente de luz LED 28, es recogida y transmitida por la lente colimadora 30, pasa a través del primer difusor 32, polarizador circular 34, lente de enfoque 36, y la ventana protectora opcional 38 antes de llegar al módulo de cubeta 43. El conocimiento de la longitud de la trayectoria de la cubeta es fundamental para una medición absoluta de la absorbancia. La longitud de la trayectoria de la cubeta se mide previamente para cada módulo de cubeta individual 43 y se programa en un chip electrónico 48c en el módulo de cubeta 43. El módulo de procesador de datos 130 del analizador lee/recupera la información de longitud de trayectoria siempre que es necesario. More specifically, a representation of the components of a COOx analyzer subsystem is shown in Figures 1-18. This embodiment of the subsystem measures the optical absorbance of liquids introduced into the cuvette module 43. The light used to make the absorbance measurement originates from the LED light source 28, is collected and transmitted by the collimating lens 30, passes through the first diffuser 32, circular polarizer 34, focusing lens 36, and optional protective window 38 before reaching the cuvette module 43. Knowledge of the cuvette path length is critical to an absolute absorbance measurement. The cuvette path length is pre-measured for each individual cuvette module 43 and is programmed into an electronic chip 48c in the cuvette module 43. The data processor module 130 of the analyzer reads/retrieves the path length information whenever needed.

Después de pasar por el módulo de cubeta 43, la luz es recogida por la lente 66, colimado y enviado a través del segundo difusor 68 y el divisor de haz 69. El propósito del divisor de haz 69 es permitir que la luz de la fuente de luz de calibración 72 (por ejemplo, una lámpara de descarga de gas criptón), colimada por la lente 74, para entrar en la trayectoria óptica 21. La fuente de luz de calibración 72 proporciona luz a unas longitudes de onda conocidas, que se utilizan para recalibrar periódicamente la escala de longitudes de onda del módulo de espectrómetro 100. Después de pasar por el divisor de haz 69, la luz es enfocada por la lente 82 sobre una fibra óptica 92. La fibra óptica 92 guía la luz hasta la rendija de entrada 114 del módulo de espectrómetro 100. La luz pasa a través de una lente acromática 124, atraviesa el elemento de dispersión de la luz 130 con una parte posterior reflectante 132. La luz se dispersa en longitudes de onda pasando a través del elemento de dispersión de luz 130, como por ejemplo, por ejemplo, el prisma 130 vuelve a pasar por la lente 124, que reenfoca la luz sobre los píxeles del detector de matriz de luz 116. El detector de matriz de luz 116 convierte la energía luminosa en una señal eléctrica que representa la intensidad espectral de la luz. La señal eléctrica se envía al módulo de procesador de datos 150 para un procesamiento y una visualización posteriores de los resultados finales al usuario. El conjunto receptor y conversor de luz 110 es una única placa que contiene la rendija de entrada 114 y el detector de matriz de luz 116 en estrecha proximidad como una unidad integrada. After passing through the cuvette module 43, the light is collected by lens 66, collimated, and sent through second diffuser 68 and beam splitter 69. The purpose of beam splitter 69 is to allow light from calibration light source 72 (e.g., a krypton gas discharge lamp), collimated by lens 74, to enter optical path 21. Calibration light source 72 provides light at known wavelengths, which are used to periodically recalibrate the wavelength scale of spectrometer module 100. After passing through beam splitter 69, the light is focused by lens 82 onto an optical fiber 92. Optical fiber 92 guides the light to entrance slit 114 of spectrometer module 100. Light passes through an achromatic lens 124, light dispersing element 130 with a backlight 140, and then passes through a dispersing element 130. The light is dispersed into wavelengths by passing through the light dispersing element 130, such as, for example, the prism 130 back through the lens 124, which refocuses the light onto the pixels of the light array detector 116. The light array detector 116 converts the light energy into an electrical signal representing the spectral intensity of the light. The electrical signal is sent to the data processor module 150 for further processing and display of the final results to the user. The light receiver and converter assembly 110 is a single board containing the entrance slit 114 and the light array detector 116 in close proximity as an integrated unit.

La rendija de entrada 114 se aplica directamente sobre el mismo sustrato de placa de circuito 112 y muy cerca del detector de matriz de luz 116. Otros espectrómetros de la técnica anterior colocan estos componentes en planos independientes donde tienen estructuras de montaje independientes que necesitan ajuste y alineación independientes. El esquema de montaje de la presente invención tiene varias ventajas que reducen el coste y el tamaño del módulo de espectrómetro 100: 1) se evita el coste de estructuras de montaje independientes, 2) la rendija de entrada 114 puede grabarse con láser en una posición precisa con respecto al detector de matriz de luz 116, lo que hace que la alineación sea menos laboriosa, 3) se pueden utilizar ópticas de superficie esférica de bajo coste en el sistema óptico, ya que la imagen de la rendija en el detector está solo ligeramente desviada del eje central del sistema óptico, lo que minimiza la aberración, y 4) un único procedimiento de alineación para un conjunto unificado de rendija y detector reemplaza los procedimientos de alineación para dos conjuntos independientes. The entrance slit 114 is applied directly onto the same circuit board substrate 112 and in close proximity to the light array detector 116. Other prior art spectrometers place these components on separate planes where they have separate mounting structures that require separate adjustment and alignment. The mounting scheme of the present invention has several advantages that reduce the cost and size of the spectrometer module 100: 1) the cost of separate mounting structures is avoided, 2) the entrance slit 114 can be laser etched in a precise position relative to the light array detector 116 making alignment less labor intensive, 3) low cost spherical surface optics can be used in the optical system since the image of the slit on the detector is only slightly offset from the central axis of the optical system minimizing aberration, and 4) a single alignment procedure for a unified slit and detector assembly replaces the alignment procedures for two separate assemblies.

Es importante señalar que el primer difusor 32 y el segundo difusor 68 están situados antes y después del módulo de cubeta 43, respectivamente. La medición de absorbancia óptica de una muestra difusa presenta un problema singular. La transmitancia difusa de la muestra desordena la distribución de luz espacial inicial del sistema de medición causada por la no uniformidad habitual de las fuentes de luz. Por tanto, la distribución de luz espacial del barrido "en blanco" puede ser muy diferente del barrido de muestra de sangre entera. Dado que los detectores ópticos tienen una respuesta que varía espacialmente, la respuesta puede variar debido a cambios en la distribución espacial de la luz incidente, aunque la intensidad global no haya cambiado. Un barrido de absorbancia basado en la proporción entre el barrido de muestra y el barrido en blanco tendrá un componente de absorbancia significativo debido a este efecto, además de la absorbancia debida únicamente a la muestra. Esto da lugar a un error de medición significativo de la absorbancia de la muestra que es intolerable para la cooximetría. It is important to note that the first diffuser 32 and the second diffuser 68 are located before and after the cuvette module 43, respectively. Optical absorbance measurement of a diffuse sample presents a unique problem. The diffuse transmittance of the sample messes up the initial spatial light distribution of the measurement system caused by the typical non-uniformity of light sources. Therefore, the spatial light distribution of the "blank" scan can be very different from the whole blood sample scan. Since optical detectors have a spatially varying response, the response can vary due to changes in the spatial distribution of the incident light, even though the overall intensity has not changed. An absorbance scan based on the ratio of the sample scan to the blank scan will have a significant absorbance component due to this effect, in addition to the absorbance due to the sample alone. This results in a significant measurement error of the sample absorbance that is intolerable for co-oximetry.

La ventaja de colocar el módulo de cubeta 43 entre el primer y el segundo difusor 32, 68 es que la distribución de luz espacial seguirá siendo la misma para los barridos en blanco y de muestra, eliminando este efecto de error. Los difusores 32, 68 se eligen especialmente para que difundan un rayo de luz incidente en todo el cono de aceptación del sistema óptico, pero no más, de manera que se conserve el mayor flujo luminoso posible, a la vez que se dispersa el rayo de luz por todo el campo. The advantage of placing the cuvette module 43 between the first and second diffusers 32, 68 is that the spatial light distribution will remain the same for both the blank and sample scans, eliminating this error effect. The diffusers 32, 68 are specially chosen to spread an incident light beam over the entire acceptance cone of the optical system, but no more, so as to retain the highest possible luminous flux, while dispersing the light beam over the entire field.

Aunque en el presente documento se han descrito las realizaciones preferidas de la presente invención, la descripción anterior es meramente ilustrativa. A los expertos en las respectivas técnicas se les ocurrirán modificaciones adicionales de la invención divulgada en el presente documento y todas esas modificaciones se consideran dentro del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas. Although preferred embodiments of the present invention have been described herein, the foregoing description is merely illustrative. Additional modifications of the invention disclosed herein will occur to those skilled in the respective arts and all such modifications are considered to be within the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (7)

REIVINDICACIONES 1. Un conjunto de cubeta reemplazable (40) capaz de instalarse en un sistema de medición de absorbancia óptica para medir parámetros de hemoglobina en sangre entera o parámetros de bilirrubina en sangre entera, comprendiendo el conjunto de cubeta (40):1. A replaceable cuvette assembly (40) capable of being installed in an optical absorbance measurement system for measuring hemoglobin parameters in whole blood or bilirubin parameters in whole blood, the cuvette assembly (40) comprising: un sustrato de cubeta (41); ya cuvette substrate (41); and un módulo de cubeta (43) conectado de manera reemplazable al sustrato de cubeta (41),a cuvette module (43) replaceably connected to the cuvette substrate (41), en donde el sustrato de cubeta (41) es un soporte configurado para afianzar el conjunto de cubeta (40) dentro del sistema de medición de absorbancia óptica,wherein the cuvette substrate (41) is a support configured to secure the cuvette assembly (40) within the optical absorbance measurement system, comprendiendo el módulo de cubeta (43):comprising the bucket module (43): un puerto de entrada de muestra (46);a sample inlet port (46); un puerto de salida de muestra (47);a sample outlet port (47); una cámara de recepción de muestras (54) que se comunica de manera fluida con el puerto de entrada de muestra (46) y el puerto de salida de muestra (47);a sample receiving chamber (54) fluidly communicating with the sample inlet port (46) and the sample outlet port (47); un conjunto de chip electrónico (48) que comprende una placa de circuito impreso (48b) y un chip electrónico (48c) con un valor de longitud de trayectoria óptica de cubeta de la cámara de recepción de muestras (54) programado en el chip electrónico (48c);an electronic chip assembly (48) comprising a printed circuit board (48b) and an electronic chip (48c) with a sample receiving chamber cuvette optical path length value (54) programmed into the electronic chip (48c); una primera ventana de cubeta (49); ya first bucket window (49); and una segunda ventana de cubeta (52) que forma una porción de la cámara de recepción de muestras (54), en donde la primera ventana de cubeta (49) y la segunda ventana de cubeta (52) están alineadas entre sí, definiendo así una longitud de trayectoria óptica de cubeta que tiene el valor de longitud de trayectoria óptica de cubeta entre la primera ventana de cubeta (49) y la segunda ventana de cubeta (52),a second cuvette window (52) forming a portion of the sample receiving chamber (54), wherein the first cuvette window (49) and the second cuvette window (52) are aligned with each other, thereby defining a cuvette optical path length having the cuvette optical path length value between the first cuvette window (49) and the second cuvette window (52), en donde el módulo de cubeta (43) incluye una primera porción de cubeta (44) y una segunda porción de cubeta (50) unidas entre sí y formando así la cámara de recepción de muestras (54), teniendo la primera porción de cubeta (44) una cavidad de chip electrónico (48a), estando el conjunto de chip electrónico (48) dispuesto dentro de la cavidad de chip electrónico (48a), ywherein the cuvette module (43) includes a first cuvette portion (44) and a second cuvette portion (50) joined together and thus forming the sample receiving chamber (54), the first cuvette portion (44) having an electronic chip cavity (48a), the electronic chip assembly (48) being disposed within the electronic chip cavity (48a), and en donde la primera ventana de cubeta (49) y la segunda ventana de cubeta (52) están dispuestas dentro de una trayectoria óptica del sistema de medición de absorbancia óptica.wherein the first cuvette window (49) and the second cuvette window (52) are disposed within an optical path of the optical absorbance measurement system. 2. El conjunto de cubeta reemplazable (40) de la reivindicación 1, en donde el sustrato de cubeta (41) tiene una abertura de trayectoria de luz de cubeta (42) a través del sustrato de cubeta (41), en donde la abertura de trayectoria de luz de cubeta (42) está dispuesta dentro de la trayectoria óptica.2. The replaceable cuvette assembly (40) of claim 1, wherein the cuvette substrate (41) has a cuvette light path opening (42) through the cuvette substrate (41), wherein the cuvette light path opening (42) is disposed within the optical path. 3. El conjunto de cubeta reemplazable (40) de la reivindicación 1 o 2, que comprende además una junta dispuesta entre la primera porción de cubeta (44) y la segunda porción de cubeta (50).3. The replaceable bowl assembly (40) of claim 1 or 2, further comprising a gasket disposed between the first bowl portion (44) and the second bowl portion (50). 4. El conjunto de cubeta reemplazable (40) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la longitud de trayectoria óptica de cubeta definida se mide con precisión y un resultado de medición se almacena como el valor de longitud de trayectoria óptica de cubeta dentro del chip electrónico (48c).4. The replaceable cuvette assembly (40) of any one of the preceding claims, wherein the defined cuvette optical path length is accurately measured and a measurement result is stored as the cuvette optical path length value within the electronic chip (48c). 5. El conjunto de cubeta reemplazable (40) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera porción de cubeta (44) contiene una cavidad de recepción de muestras (45), el puerto de entrada de muestra (46), el puerto de salida de muestra (47), el chip electrónico (48c) y la primera ventana de cubeta (49) y en donde la segunda porción de cubeta (50) contiene la segunda ventana de cubeta (52).5. The replaceable cuvette assembly (40) of any one of the preceding claims, wherein the first cuvette portion (44) contains a sample receiving cavity (45), the sample inlet port (46), the sample outlet port (47), the electronic chip (48c) and the first cuvette window (49) and wherein the second cuvette portion (50) contains the second cuvette window (52). 6. El conjunto de cubeta reemplazable (40) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda ventana de cubeta (52) de la segunda porción de cubeta (50) es una superficie elevada que forma un sello hermético alrededor de una cavidad de recepción de muestras (45) de la primera porción de cubeta (44).6. The replaceable cuvette assembly (40) of any one of the preceding claims, wherein the second cuvette window (52) of the second cuvette portion (50) is a raised surface that forms a hermetic seal around a sample receiving cavity (45) of the first cuvette portion (44). 7. El conjunto de cubeta reemplazable (40) de la reivindicación 1, en donde el módulo de cubeta (43) es para su uso en un sistema de medición de absorbancia óptica para medir parámetros de hemoglobina en sangre entera o parámetros de bilirrubina en sangre entera con el módulo de cubeta (43) entre un primer difusor óptico (32) y un segundo difusor óptico (68) dentro del sistema de medición de absorbancia óptica.7. The replaceable cuvette assembly (40) of claim 1, wherein the cuvette module (43) is for use in an optical absorbance measurement system for measuring hemoglobin parameters in whole blood or bilirubin parameters in whole blood with the cuvette module (43) between a first optical scatterer (32) and a second optical scatterer (68) within the optical absorbance measurement system.
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